12 законов Вселенной или как быть счастливым сейчас

Поделиться



1. Тебе надо – ты и делай.
Какой смысл делать что либо, что не приносит ни малейшей пользы для тебя самого? Результатом нашей деятельности должна быть хотя бы благодарность или чувство собственного достоинства. Энергия – это всегда награда нам за что-то. Если другие сгружают на нас свои заботы, мы никогда не получим от выполнения их работы должного удовольствия и соотвественно воодушевления на новую работу.

2. Не просят – не лезь.
Часто мы руководствуясь благими намерениями пытаемся повлиять на выбор других людей, на их мышление и действия. Как и следует ожидать чаще всего в ответ мы не получаем никакой благодарности, а как раз осуждение. Не возможно научиться на чужих ошибках, каждый проходит путь своим собственным путем.

3. Не обещай. Обещал – выполни.
Разве становимся ли мы свободней и богаче, если раздаем обещания? А если не выполняем обещания разве это снижает репутацию только в чьи-то глазах? Но и наших собственных?

4. В просьбе не отказывай.
Когда нас просят, то это подразумевается благодарность за выполнение некой услуги. Эта благодарность помогает почувствовать собственную ценность, что служит для нас внутренней источником энергии самоуважения. (только не путайте с ПРИХОТЬЮ – это из другой оперы)

5. Не передавай информацию, пока не сделал её своей.
Будьте осторожны когда раскрываете другим свои цели и замыслы. Их порой нелепые замечания или приземленный рассудок может обрезать вам крылья и цели утратят былую значимость.
Не стоит советовать другим то, что ещё не опробовал на себе. Если ваше слово всегда будет основано на вашем опыте люди это будут ценить.

6. Не западай.
Очевидно, что когда мы привязываемся к чему то одному, мы тормозим свое развитие. Если мы топчемся по одному месту, то не получаем новой энергии.

7. Не ставь цель (Цель должна служить маяком).
Цель — это не во что врезаются, цель — это направление деятельности. Если вы будете видеть в целях некий конечный пункт, то по их достижении можете испытать опустошенность.
Самые лучшие цели – цели бесконечные, к примеру цель саморазвития.

8. Живи настоящим (счастливым), а не прошлым или будущим.
Энергию дарованную сегодня нужно направить на день сегодняшний. Лучшее, что мы можем сделать с прошлым и будущим, всегда можно сделать только сейчас.

9. Не осуждай, не критикуй.
Привычка критиковать – признак собственной заниженной самооценки. Критикую других мы вызываем у них негативную обратную реакцию.

10. У природы нет плохой погоды.
Если научиться видеть в неудачных попытках еще один проверенный не подходящий вариант, но не последний возможный, а в сложных обстоятельствах – среду для личного развития, то мы не будем попросту растрачивать энергию на оплакивание, а будем двигаться вперед.

11. Не мешай.
Говорите тогда, когда вас готовы слушать. Не навязываете себя людям. В таком случае вы всегда получите для себя нулевой положительный результат, а также понапрасну растратите энергию.

12. Всегда и везде спрашивай разрешение.
Проявляйте уважение к чужой собственности, интеллектуальной и физической. В противном случае готовьтесь к расходу энергии на оправдания.







Источник: /users/1109

Компьютерное моделирование Вселенной – Illustris

Поделиться



 

Международная группа ученых разработала компьютерную модель Вселенной, имитирующую эволюцию материи с ранней эпохи и до настоящего времени.

Согласно установившейся концепции, наша Вселенная на 95% состоит из темной энергии и темной материи. Моделирование динамики оставшихся 5%, которые относят к обычной – барионной материи (преимущественно состоящей из протонов, нейтронов и электронов), оказалось сложной задачей.





Еженедельник Nature опубликовал результаты численного моделирования образования космических структур, отражающие как крупномасштабное распределение барионной материи, так и изменение с течением времени его свойств в конкретных галактических системах. 

Отслеживание эволюции барионной материи – задача сложная: явления в широком диапазоне физических масштабов вовлечены в процесс формирования галактик и более крупных структур Вселенной. Чтобы охватить репрезентативную часть Вселенной, космологи должны были описать объемы по крайней мере в 100 млн парсек (326 млн световых лет) в поперечнике. Естественный масштаб звездообразования составляет примерно 1 парсек, а процесс аккреции вещества на черную дыру происходит даже в меньших масштабах. Численное моделирование давно используется для решения данных задач. Однако до сих пор даже на самых мощных суперкомпьютерах было невозможно запустить достаточно большую симуляцию, чтобы смоделировать крупномасштабное распределение газа, звезд и темной материи, сохранив необходимый уровень детализации для адекватного отражения отдельных галактик.

Получившая название Illustris модель содержит более 10 млрд отдельных ячеек, отражающих газ в моделируемых объемах, что приблизительно на порядок больше, чем имели ее предшественницы. Симуляция начинается с момента в 12 млн лет после Большого взрыва и развивается до текущей эпохи. В своем программном коде исследователи использовали новый метод для решения уравнений, описывающих эволюцию барионной материи в космических структурах. В своей модели ученые охватили широкий круг физических явлений, в числе которых охлаждение газа, эволюция звезд, приток энергии от взрывов сверхновых, производство химических элементов, аккреция вещества на сверхмассивные черные дыры. В совокупности эти явления, нелинейно влияя друг на друга, вели эволюцию наблюдаемой нами Вселенной.  

Прогон симуляции занял приблизительно 16 млн часов процессорного времени – это около двух тысяч лет работы одного персонального компьютера. Конечный результат модели поразительно схож с наблюдаемой Вселенной. Результаты имитационного наблюдения сверхглубокого космоса в Illustris с легкостью можно спутать со снимком реальной Вселенной, полученным в рамках сверхглубокого обзора «Хаббла» (Hubble Ultra Deep Field). Изображения зародившихся в виртуальной Вселенной галактик удивительно реалистичны, ранее это было возможно лишь при моделировании отдельных галактик. Речь не просто о визуальном сходстве, широкий спектр количественных показателей согласуется с наблюдениями реальной Вселенной.

Однако Illustris не означает конец совершенствования космологических моделей образования галактик. Вычислительный объем модели все еще недостаточно велик для моделирования редких космологических объектов, в том числе черных дыр ранней Вселенной. Уровень ее детализации недостаточен для исследования самых тусклых галактик, как те, что окружают Млечный путь. Звездообразование в маломассивных галактиках в Illustris происходит раньше и быстрее, чем в реальной Вселенной. Все это еще требует решения. Все еще далекая мечта – возможность достичь масштабов, необходимых для прямого моделирования образования звезд в симуляции, охватывающей тысячи галактик, подобных Млечному пути. 

 

 

Источник: nkj.ru

Может ли наша трехмерная Вселенная быть иллюзией

Поделиться





«Мы хотим выяснить, может ли пространство-время быть квантовой системой, подобно материи, — говорит Крейг Хоган, директор Центра астрофизики частиц лаборатории Ферми и разработчик теории голографического шума. — Если мы что-нибудь увидим, то совершенно поменяем представление о пространстве, которое сложилось у нас за тысячелетия».

Подобно персонажам на телевизионных шоу, которые не подозревают, что их двумерный мир существует в нашем трехмерном, мы можем не знать, что наше трехмерное пространство — иллюзия. Информация обо всем в нашей Вселенной на самом деле может быть закодирована в крошечных пакетах в двойном измерении. Уникальный эксперимент под названием Holometer, при поддержке Национальный лаборатории ускорения Ферми, поможет собрать данные, которые помогут ответить на несколько взрывающих мозг вопросов о нашей Вселенной — в том числе живем ли мы в голограмме.

Присмотритесь к экрану своего телевизора и увидите пиксели, небольшие точечки данных, которые создают цельное изображение, если вы смотрите издалека. Ученые полагают, что информация во Вселенной может храниться таким же образом, только вот размер пикселя будет в 10 триллионов триллионов раз меньше атома и приближаться к тому, что физики называют планковской длиной.

Квантовая теория предполагает, что невозможно знать точное местоположение и точную скорость субатомных частиц. Если пространство состоит из двумерных кубиков с ограниченной информацией о точном местоположении объектов, то само по себе будет подпадать под эту же теорию неопределенности. Точно так же, как материя продолжает дрожать даже будучи охлажденной до абсолютного нуля (чтобы мы никак не узнали точное местоположение мельчайшей частицы), такое оцифрованное пространство должно обладать встроенными вибрациями даже в низшем энергетическом состоянии. То есть пространство принимает свойства «пикселей», а значит и принцип неопределенности применим.

Эксперимент по сути исследует возможности Вселенной хранить информацию. Если есть определенный набор битов, которые говорят вам о том, что где находится, становится практически невозможным найти более определенную информацию о местоположении — даже в принципе. Инструмент, который будет проверять эти ограничения в процессе эксперимента Holometer в лаборатории Ферми, он же голографический интерферометр, это самое чувствительное устройство из всех когда-либо созданных, которое сможет измерить квантовую дрожь самого пространства.

Работающий в полную мощность, Holometer использует пару интерферометров, расположенных близко друг к другу. Каждый посылает лазерный луч в один киловатт (эквивалент — 200 000 лазерных указок) на светоделитель и по двум перпендикулярным 40-метровым манипуляторам. Затем свет отражается обратно в светоделитель, где два луча снова соединяются и создают колебания яркости в случае движения. Ученые анализируют эти колебания яркости возвращающегося света и смотрят, двигался ли определенным образом светоделитель — в процессе дрожи самого пространства.

«Голографический шум», как ожидается, будет присутствовать на всех частотах, но задача ученых — отсечь все другие возможные источники вибраций. Holometer испытывает частоты так часто — миллионы циклов в секунду — что движение обычной материи не вызовет никаких проблем. Основной шум скорее будет произведен радиоволнами, излучаемыми ближайшей электроникой. Эксперимент Holometer должен выявить и устранить шум от подобных источников.

«Если мы обнаружим шум, от которого не сможем избавиться, мы сможем найти нечто фундаментальное в природе шума — шум, который присущ пространству-времени, — говорит физик лаборатории Ферми Аарон Чоу, ведущий ученый и руководитель проекта Holometer. — Это волнующий момент для физики. Положительный результат откроет целый ряд вопросов о том, как работает пространство».

Ожидается, что эксперимент Holometer будет собирать данные в течение следующего года.

 

Источник:hi-news.ru

Источник: /users/1617

Могут ли квазары быть основным источником света в нашей Вселенной

Поделиться





Квазары — это самые яркие объекты во Вселенной. Их интенсивный свет генерируется газом, когда он попадает в черную дыру. Впервые эти загадочные объекты, излучающие радиоволны, были обнаружены радиоастрономами в 1963 году, которые назвали их «квазизвездными радиоисточниками», или квазарами. В галактиках могут быть миллионы или миллиарды звезд, но все они меркнут в сравнении с квазарами. Понимание того, как многочисленные небольшие галактики могут затмить яркие и редкие квазары, даст нам возможность тщательней изучить популяции звезд и планет. Также это позволит ученым откалибровать их измерения темной энергии, отвечающей за рост ускорения расширения Вселенной и определяющей ее далекое будущее.

 

В исследовании, опубликованном в журнале Astrophysical Journal Letters космологами Калтеха Эндрю Понтценом и Хиранья Пейрис, поднимались вопросы: что зажгло космос? Идет ли ультрафиолетовый свет от многочисленных, но тусклых галактик или же от небольшого числа квазаров?

Новый метод изучения, предложенный командой, основывается на технике, которую уже используют астрономы, когда квазары выступают маяками для понимания космоса. Интенсивный свет квазаров делает их легко обнаруживаемыми даже на гигантских расстояниях в 95% от всей протяженности видимой Вселенной. Команда полагает, что изучение того, как этот свет взаимодействует с водородом на пути к Земле, выявит основные источники освещения во Вселенной, даже если эти источники и не будут квазарами.

Во Вселенной встречается два типа водорода: нейтральная форма и заряженная в результате бомбардировки ультрафиолетовым светом. Эти две формы можно различить путем изучения особой длины волны света под названием «Лайман-альфа», которая поглощается только нейтральной формой водорода. Ученые могут видеть, где во Вселенной этот свет Лайман-альфа был поглощен нейтральным водородом.

Поскольку изучаемые квазары находятся на миллиардах световых лет от нас, они действуют как капсулы времени: глядя на них, мы можем увидеть, какой была Вселенная в далеком прошлом. Полученная карта покажет, где располагался нейтральный водород миллиарды лет назад, когда Вселенная энергично строила свои галактики.

Равномерное распределение нейтрального водорода покажет, что источником большей части света были многочисленные галактики, а менее однородный рисунок, демонстрирующий лоскутное одеяло из заряженного и нейтрального водорода, будет означать, что именно редкие квазары были основным источником света.

Текущих примеров квазаров недостаточно для качественного анализа различий между этими двумя сценариями. Однако в настоящее время запланирован ряд исследований, которые должны помочь ученым найти ответ.

Главным из них является DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), исследование, которое потребует детальных измерений около миллиона далеких квазаров. Хотя эти измерения по большей части должны показать, как расширение вселенной ускоряется под влиянием темной энергии, результаты DESI также позволят определить, равномерно ли подсвечивался газ. Если нет, то будет понятно, что свет нашей вселенной производится «несколькими городами» (квазарами), а не «множеством городков» (галактик).

 

Источник:hi-news.ru

Источник: /users/1617

10 неожиданных и любопытных космических открытий

Поделиться



 



Почти бесконечный космос никогда не перестает изумлять нас, простых людей, своими красивыми огоньками и гипнотическими узорами. Тем не менее даже ученые и астрономы часто удивляются некоторым открытиям.

 

Массивное кольцо мусора



Недавно обнаруженная звезда, IRAS 13481-6124, уже внесла свой вклад в понимание того, как делаются гигантские звезды. Есть разные классификации звезд, но они, как правило, сводятся к «маленьким» и «большим». И наше Солнце находится в числе небольших. Оно находится в числе небольшого подмножества звезд и даже не обладает достаточной массой, чтобы умереть в славном взрыве, как большинство звезд во Вселенной. Наше Солнце просто умрет со слабым кашлем, а не со славным воплем. Некоторые теории предполагают, что крупные звезды могут образовываться, когда меньшие соединяются вместе, но процесс формирования IRAS дискредитирует эту идею звездных слияний.

И хотя IRAS все еще новорожденный ребенок, он уже достаточно здоровый и набравший жирка. Звезда находится в 10 000 световых годах от Земли в созвездии Центавра и окружена диском звездного мусора — звезд в зачаточном состоянии. Впервые астрономы смогли наблюдать подобное мероприятие. Кроме того, тяжелая звезда (в 20 раз тяжелее Солнца), богатая металлом, подобно IRAS, содержит нужные элементы для формирования планет — возможно, даже жизни.

Грандиозная пустота



Вглядываться в космос — словно смотреть в калейдоскоп: полихроматические туманности и яркие галактики смотрятся крайне эффектно. И одно из того, что мы знаем о космосе — он полон всякой всячинки. Тем не менее Вселенная подбрасывает нам невероятные куски «ничего» — вроде Пустоты Волопаса, которая просто грандиозна в своей пустоте.

Названная за свою близость к созвездию Волопаса, эта пустота известна также как Великая Пустота. Она была обнаружена в 1981 году Робертом Киршнером и его коллегами, которые были шокированы, обнаружив, казалось бы, шар пустоты в космосе. После пристального анализа Киршнер и его команда смогли обнаружить только 60 ничтожных галактик в этой области, охватывающей колоссальные 250-300 миллионов световых лет.

По всем законам, в этом месте должно быть не менее 10 000 галактик. Для сравнения: у Млечного Пути есть 24 соседа в пределах 3 миллионов лет, то есть добраться до них можно практически пешком на космических сапогах.

Технически эта пустота не должна существовать, поскольку современные теории допускают существование только намного меньших «пустых» пространств. Одни только масштабы этого пустотного монстра требуют новых теорий, в том числе и самых интересных, вплоть до вмешательства инопланетян.

Древнее столкновение с темной материей



Есть одна проблема с нашей галактикой. Она «звенит», как колокол, и астрономы не знают, почему. Согласно одной из последних теорий, эта аномалия является результатом массивного возмущения, которое случилось 100 лет назад. Это возмущение пришло в форме столкновения — чего-то с чем-то, с небольшой галактикой или с мчащейся темной материей.

Если эта теория поддержится, она разрешит галактическую тайну. И вот какую. Северная и южная полусферы нашей галактики не совпадают, структура отчетливо меняется, когда мы проходим через центр Млечного Пути. Это нарушение равновесия, как предполагается, вызвано вертикальными волнами, представляющими собой результат невидимых «спутников темной материи» (вроде невидимых галактик), которые прошли через галактическую плоскость. Компьютерное моделирование показало, что этот разлад успокоится довольно скоро — возможно, уже через 100 миллионов лет.

Самые малые и старые галактики



История нашей Вселенной скрыта от нас не только невообразимыми промежутками времени и расстояния, но и, казалось бы, бесконечным количеством материи. Газ и пыль искажают лучи света, которые служат нашим единственным свидетельством ранней вселенной. Но иногда необъятность ее играет в нашу пользу, и астрономы могут эффективно наблюдать те области пространства, которые находятся за массивными объектами, поскольку мы видим, что фотоны искажены и увеличены. Это естественное следствие гравитационного линзирования, которое позволяет ученым наблюдать за тусклыми, небольшими и старыми галактиками.

Используя галактическое скопление Abell 2744, астрономы совсем недавно обнаружили тысячи галактик, которым 12 миллиардов лет, почти столько же, сколько и самой Вселенной. Хотя Abell 2744 всего в 3,5 миллиардах световых лет от нас, увеличительный эффект настолько велик, что снабдил нас самым глубоким снимком Вселенной вообще: «первым пограничным щитом». Поскольку линза увеличивает видимый размер удаленных объектов до 20 раз, мы способны наблюдать крошечные и слабые объекты, которые находятся почти в самом конце обозримого космоса.

Гигантский поток водорода



Гигантский поток чистого водорода был обнаружен в группе галактик NGC 7448. Ученые ломают голову. Расположенный в 500 миллионах световых лет от нас, водородный мост простирается в длину на 2,6 миллиона световых лет (почти в 20 раз больше Млечного Пути по размерам) и соединяет несколько галактик с ее призрачно-зелеными придатками.

Астрономы никогда не ждали, что найдут такое газовое чудище, и каково же было их удивление, когда стало известно, что, во-первых, такие большие собрания водорода никогда не обнаруживались за пределами галактик. Во-вторых, одни только размеры этой штуки просто ошеломляют: в ней больше водорода, чем в галактиках Млечный Путь и Андромеда, вместе взятых. Есть несколько возможных объяснений, самое интересное из которых подразумевает, что мы видим остатки галактического столкновения. Гравитационное влияние участвующих галактик вытащило и растянуло поток газа как гигантскую вермишель.

Планета, которой не должно было быть



Kepler 78b — это аномалия: ее не должно существовать. Как и спутник Юпитера Ио, Kepler 78b представляет собой адскую планету из лавы и огня. Тем не менее ее странный размер в сочетании с необычайно тесной орбитой вокруг звезд вызвали небольшой шум в научном сообществе.

Астрономы не знают, как планета такого размера оказалась так близко к своей родительской звезде, поскольку нет никаких теорий планетообразования, которые могли бы это объяснить. И когда мы говорим «близко», мы имеем в виду диапазон колебания — Kepler 78b находится всего в 1,6 миллиона километров от солнца и завершает год всего за 9 часов.

Планета всего в 1,2 раза больше Земли и почти в два раза массивнее, поэтому весьма похожа на нашу планету. Ее расположение обеспечивает тщательную прожарку, а температура на поверхности достигает 2400 градусов по Цельсию. Данные также показывают, что в своей юности звезда была намного больше, поэтому сейчас планета еще более-менее комфортно себя ощущает. Поскольку планета, очевидно, не могла образоваться там, где находится сейчас, должны появиться новые теории о том, как она оказалась там. Правда, скорее всего, 78b скоро будет уничтожена своей звездой, поскольку по спирали приближается к своей погибели.

Массивное звездное скопление в Млечном Пути



Всего в 25 000 световых годах от нас находится скопление Квинтуплет — одна из самых впечатляющих достопримечательностей Млечного Пути. Скопление является своего рода космическим детсадом, полным молодых и ярких звезд. Эта область пространства также очень плотная, звезды располагаются чуть ли не стройными рядами.

И с такими короткими дистанциями между ними они образуют горячий газообразный коктейль, который достигает температуры 50 миллионов градусов по Цельсию. Скопление также находится чрезвычайно близко к центру галактики, где находится сверхгигантская черная дыра Sagittarius A, поглощающая материю с пугающей прожорливостью.

Несмотря на то, что кластер Квинтуплет является самым массивным, плотным и ярким кластером в нашей галактике, он оказывается практически невидимым из-за огромного количества мусора перед ним. Центр Млечного Пути закрыт скоплениями белого раскаленного газа и пыли. Поэтому скопление Квинтуплет оставалось скрытым от астрономов до 1990 года, пока они не смогли заглянуть к нему с помощью инфракрасного света.

Опять же, скопление Квинтуплет будет доступно для нас в течение ограниченного времени. Поскольку оно находится всего в нескольких минутах ходьбы от центра галактики, его вскоре разорвет гравитация. С другой стороны, в течение ближайшего миллиона лет вы можете наслаждаться его видом.

Гигантская экзосолнечная система



По мере того как растет наша звездная энциклопедия, мы находим, что у многих звезд есть несколько планетарных систем. Насчитывают 466 таких примера, хотя почти у половины из них есть только две планеты. Молодые системы легче обнаружить, поскольку они сохраняют остаточное тепло, оставшееся после образования, и одним из таких примеров является HR 8799. Большая молодая звезда приютила четыре газовых гиганта, рядом с которыми Юпитер будет просто игрушкой. К счастью, расстояние от планет до звезды гарантирует, что их световая сигнатура, видимая в инфракрасном, очень яркая и свет звезды ей не мешает.

И в то время, как самый младший член этой инопланетной солнечной системы заставляет Юпитер краснеть, крупнейший больше Юпитера в 35 раз. Его размер, возраст и тот факт, что система находится всего в 130 световых годах от Земли, дает возможность с легкостью обнаружить HR 8799. А то, что мы видим таких газовых гигантов на таком расстоянии от солнечного центра, открывает дорогу новым теориям о том, как формируются планеты.

Одеяло Млечного Пути



Наш Млечный Путь втянут в массивную космическую загадку: ему недостает барионов. Некоторые из ожидаемых субатомных частиц просто пропали. В принципе, вряд ли в галактике найдется еще много вещей, которые только предстоит найти, не говоря о темной материи, поэтому вопрос пропажи барионов остается открытым.

Тем не менее недавнее открытие может окончательно поставить крест на этой головоломке, поскольку наша галактика, кажется, окутана огромным облаком горячего газа. Оно образует что-то вроде гало вокруг Млечного Пути и горит при температуре 1-2,5 миллиона градусов по Цельсию. Обсерватория Чандра в сотрудничества с Европейским XMM Newton и японским спутником Suzaku смогла наблюдать некоторые странные вещи, происходящие с окрестностями нашей Солнечной системы. Оказалось, что галактику венчает невероятно большое облако перенасыщенного кипящего газа.

Этот ореол газа неопределенных размеров может в несколько раз превышать размер самой галактики, а то и больше.

Крупнейшая радиогалактика



За радиогалактиками невероятно приятно наблюдать. Называют их так, потому что они излучают большое количество энергии в радиоволновой длине. Струи, которые бьют из центров галактик, ускоряются массивными черными дырами и эта активность делает их главной мишенью для наших радиотелескопов.

Самая крупная из радиогалактик называется J1420-0545 и простирается на 15 миллионов световых лет в космосе. В поперечнике она составляет около 4,5 мегапарсек. Радиогалактики живут быстро и умирают молодыми, разбрызгивая струи всего 10 000 лет или около того — даже 1% от средней продолжительности жизни галактик не наберется.

Поскольку эти галактики выдают на-гора такое сумасшедшее количество вещества и излучения, они исчерпывают себя очень быстро. Мгновением спустя (в космологических масштабах) они просто исчезают и становятся неприметными реликвиями.

 

Источник: hi-news.ru

Источник: /users/1617

Что-то во внутренней структуре Вселенной ускользает от понимания ученых

Поделиться







«Мы все ищем и ждем чего-то, может быть, вот сейчас, еще немного данных, которые приведут к моменту истину, — говорит Гарри Нельсон, профессор физики из Калифорнийского университета в Санта-Крус, научный руководитель обновленного проекта LUX под названием LUX-ZEPLIN. — Мысль о том, что есть что-то, что мы просто пока не понимание и не знаем, пробирает до мурашек».

Ученые давно знают, что где-то в космосе есть темная материя, молча управляющая движением и структурами Вселенной. Но из чего на самом деле состоит темная материя? На что похожи ее частицы? Это остается загадкой, и опыт за опытом оставляет ученых с пустыми руками: ученые просто не могут поймать эти неуловимые частицы. Хотя регулярно появляются намеки.

При определенном везении эта ситуация может измениться. С чувствительностью, в десять раз превышающей чувствительность предыдущих детекторов, три недавно запущенных эксперимента по обнаружению темной материи заставили ученых скрестить пальцы и надеяться, что они, наконец, смогут поймать частицы темной материи. Ученые работают над этим, но признают, что успех или неудачу их работы может определить только природа.

На прошлой неделе, изучая данные, собранные космическим аппаратом XMM-Newton, команда ученых наблюдала странный всплеск рентгеновского излучения, пришедшего от двух разных небесных объектов — галактики Андромеда и скопления галактик Персей. Всплеск не принадлежит ни одному из известных частиц или атомов, а значит, наводит на мысли о темной материи в качестве источника.

«Распределение сигнала в галактике в точности соответствует тому, что мы ожидали увидеть в случае с темной материей, то есть сконцентрированное и интенсивное событие в центре объектов и слабое и диффузное по краям», — писал соавторработы Олег Ручайский.

«Природа скромничает, — говорит Энектали Фигероа-Фелисиано, адъюнкт-профессор физики Массачусетского технологического института, работающий над одним из трех новых экспериментов. — Есть что-то во внутренней структуре работы Вселенной, чего мы просто не понимаем. Когда теоретики расписывают все возможные методы взаимодействия темной материи с нашими частицами, они приходят к выводу, что в простейших моделях мы должны были уже ее увидеть. А раз мы еще ничего не нашли, есть что-то, что еще только предстоит расшифровать».

Первый из новых экспериментов, Axion Dark Matter eXperimetn, будет искать теоретический тип частицы темной материи — аксион. ADMX будет искать доказательства того, что эти чрезвычайно легкие частицы преобразуются в фотоны в мощном магнитном поле. Медленно изменяя магнитное поле, детектор будет пытаться зафиксировать массу одного аксиона одновременно.

«Мы продемонстрировали, что у нас есть инструменты, необходимые, чтобы увидеть аксионы, — заявил Грей Рыбка, научный сотрудник Вашингтонского университета, один из руководителей эксперимента ADMX Gen 2. — С Gen 2 мы приобретаем мощный, очень мощный холодильник, который очень скоро прибудет. Как только он прибудет, мы сможем сканировать очень, очень быстро и у нас будут хорошие шансы найти аксионы — если они, конечно, будут».

Два других новых эксперимента будут искать другой тип теоретической темной материи — WIMP, вимпы. Будучи слабо взаимодействующими массивными частицами, вимпы взаимодействуют с нашим миром крайне слабо и очень редко. Эксперимент LUX (Large Underground Xenon), который начал работу в 2009 году, сейчас находится в стадии модернизации — повышает чувствительность для обнаружения вимпов. Между тем, коллаборация Super Cryogenic Dark Matter Search, которая ищет сигналы легковесных вимпов на своем детекторе с 2013 года, уже заканчивает проект нового эксперимента, который расположится в Канаде.

«В некотором смысле мы ищем золото, — поделился мыслями Фигероа-Фелисиано, член эксперимента SuperCDMS. — У Гарри есть кастрюля, и он ищет золото в глубоком пруду, мы ищем его в пруду немного поменьше, а Грей — чуть выше по течению, копается на своем месте. Мы не знаем, кто найдет золото, потому что не знаем, где оно находится».

Рыбка соглашается, но добавляет, что есть вероятность того, что все три эксперимента найдут темную материю. «Нет никаких гарантий того, что темная материя должна состоять из одного типа частиц. Темная материя на треть может состоять из аксионов, на треть из тяжелых вимпов и на треть из легких вимпов. Было бы хорошо найти все элементы».

Только вот золотой самородок, который ищут все три эксперимента, стоит очень дорого. И хотя поиск сложен, все три ученых соглашаются, что он стоит свеч, потому что открытие темной материи позволит нам пересмотреть очень многое в нашей Вселенной.

Источник: hi-news.ru

Парадокс Ферми: одиноки ли мы во Вселенной?

Поделиться







Думаю, во всем мире не найдется человека, который, оказываясь в хорошем месте с видом на звезды хорошей звездной ночью и поднимая глаза, не испытывает эмоций совершенно. Некоторые просто  ощущают накатывающую эпическую красоту, некоторые задумываются о величии Вселенной. Кто-то погружается в старый добрый экзистенциальный омут, чувствуя себя странно еще по меньшей мере полчаса. Но все что-то чувствуют.

Физик Энрико Ферми тоже кое-что почувствовал: «Где все?».

Звездное небо кажется огромным, но все, что мы видим, является частью нашего небольшого дворика. В лучшем случае, когда поблизости нет населенных пунктов совершенно, мы видим порядка 2500 звезд (то есть одну стомиллионную часть звезд нашей галактики), и почти все они находятся менее чем в 1000 световых годах от нас (1% диаметра Млечного Пути). На самом деле мы видим это:





Сталкиваясь с темой звезд и галактик, люди неизбежно начинают задаваться вопросом, «существует ли там разумная жизнь?». Давайте возьмем немного чисел.

В наблюдаемой вселенной почти столько же галактик, сколько звезд в нашей галактике (100 – 400 миллиардов), поэтому на каждую звезду в Млечном Пути есть своя галактика за его пределами. Все вместе они составляют порядка 10^22 – 10^24 звезд в общей сложности, то есть на каждую песчинку на Земле приходится 10 000 звезд там.

Научное сообщество пока не пришло к общему соглашению о том, какой процент этих звезд представлен солнцеподобными (похожими по размерам, температуре и светимости) — мнения обычно сводятся к 5-20%. Если взять самую консервативную оценку (5%) и нижний предел общего числа звезд (10^22), во Вселенной окажется 500 квинтиллионов, или 500 миллиардов миллиардов солнцеподобных звезд.

Имеет место также спор о том, какой процент из этих солнцеподобных звезд будет обладать землеподобной планетой (планетой земного типа, с похожими температурными условиями, позволяющими существование жидкой воды и потенциальной поддержки жизни). Некоторые говорят, что их может доходить до 50%, но консервативная оценка недавнего исследования PNAS показала, что их будет не больше и не меньше 22%. Это позволяет предположить, что потенциально обитаемые землеподобные планеты вращаются по меньшей мере вокруг 1% общего числа звезд во Вселенной — в общей сложности 100 миллиардов миллиардов землеподобных планет.

Итак, есть сотня планет земного типа на каждую песчинку в нашем мире. Подумайте об этом в следующий раз, когда окажетесь на пляже.

Двигаясь дальше, нам не остается ничего иного, как оставаться в рамках сугубой теоретизации. Давайте представим, что после миллиардов лет существования на 1% планет земного типа развилась жизнь (если это правда, каждая песчинка будет представлять собой одну планету с жизнью). И представьте, что на 1% этих планет жизнь сумела добраться до уровня интеллекта, похожего на земной. Это означало бы, что в наблюдаемой вселенной существует 10 квадриллионов, или 10 миллионов миллионов разумных цивилизаций.

Вернемся к нашей галактике и проделаем тот же фокус с нижним пределом оценки звезд в Млечном Пути (100 миллиардов). Получим миллиард планет земного типа и 100 000 разумных цивилизаций только в нашей галактике.

SETI («поиск внеземного разума») — это организация, которая занимается тем, что пытается услышать сигналы другой разумной жизни. Если мы правы и в нашей галактике 100 000 или больше разумных цивилизаций, и хотя бы часть из них посылает радиоволны или лазерные лучи, пытаясь связаться с другими, SETI должна была поймать эти сигналы хотя бы разок.

Но не поймала. Ни одного. Ни разу.

Где все?

Это странно. Наше Солнце — относительно молодое по меркам Вселенной. Есть звезды намного старше с планетами земного типа, которые тоже старше, что в теории должно говорить о существовании цивилизаций, которые намного более развитые, чем наша собственная. К примеру, давайте сравним нашу Землю возрастом в 4,54 миллиарда лет с гипотетический планетой X возрастом в 8 миллиардов лет.





Если у планеты X будет похожая на земную история, давайте взглянем, где должна быть ее цивилизация сегодня (оранжевый промежуток покажет, насколько велик зеленый):





Технологии и знания цивилизации, которая старше нашей на тысячу лет, могут шокировать нас так, как наш мир — человека из средневековья. Цивилизация, которая впереди нас на миллион лет, может быть непонятной для нас, как человеческая культура — для шимпанзе. И планета X, допустим, находится на 3,4 миллиарда лет впереди нас.

Существует так называемая шкала Кардашева, которая поможет нам определить разумные цивилизации в три широких категории в зависимости от количества энергии, которое они используют:

  • Цивилизация I типа использует всю энергию своей планеты. Мы пока не добрались до цивилизации I типа, но приближаемся к этому (Карл Саган назвал нас цивилизацией 0,7 типа).
  • Цивилизация II типа использует всю энергию своей родной звезды. Наши слабые мозги с трудом могут представить, как это, но мы попытались, нарисовав что-то вроде Сферы Дайсона. Она поглощает энергию, излучаемую Солнцем, и ее можно перенаправить на нужды цивилизации.




  • Цивилизация III типа сдувает два предыдущих, используя энергию, сопоставимую с тем, что вырабатывает весь Млечный Путь.
Если в такой уровень развития сложно поверить, не забывайте, что планета X обладает уровнем развития, на 3,4 миллиарда лет превышающим наш. Если цивилизация на планете X была похожа на нашу и смогла развиться до цивилизации III типа, логично предположить, что к нынешнему моменту они точно дошли до межзвездных путешествий, а может, и колонизировали всю галактику.

Одна из гипотез о том, как может происходить колонизация галактики, заключается в создании машины, которая может лететь на другие планеты, проводить 500 лет или около того, занимаясь самовоспроизводством, используя сырые материалы планеты, а затем отправлять две реплики делать то же самое. Даже без того, чтобы путешествовать со скоростью света, этот процесс колонизировал бы целую галактику всего за 3,75 миллиона лет, мгновение по меркам миллиардов лет существования планет.

Продолжаем размышлять. Если 1% разумной жизни выживает достаточно долго, чтобы стать потенциальной колонизирующей галактику цивилизацией III типа, наши расчеты выше наводят на мысли, что только в нашей галактике должно быть не меньше 1000 цивилизацией III типа — и, учитывая мощь таких цивилизаций, их присутствие едва ли осталось бы незамеченным. Но ничего нет, мы ничего не видим, не слышим, никто нас не посещает.

Где же все?

Доброе пожаловать в парадокс Ферми.

У нас нет ответа на парадокс Ферми — лучшее, что мы можем сделать, это «возможные объяснения». И если вы спросите десять разных ученых, вы получите десять разных ответов. Что бы вы подумали о людях прошлого, которые обсуждают, круглая или плоская Земля, вращается вокруг нее Солнце или она вокруг него, дарит ли молнии всемогущий Зевс? Они кажутся такими примитивными и дремучими. То же самое можно сказать о нас, рассуждающих на тему парадокса Ферми.

Глядя на наиболее обсуждаемые возможные объяснения парадокса Ферми, стоит разделить их на две большие категории — те объяснения, которые предполагают, что никаких признаков цивилизаций типа II и III нет, потому что их просто нет, и те, которые предполагают, что мы не видим и не слышим их по некоторым причинам:

I группа объяснений: никаких признаков высших цивилизаций (II и III типа) нет, потому что никаких высших цивилизаций не существует

Те, кто придерживается объяснений I группы, указывают на то, что называется проблемой неисключительности. Она отвергает любую теорию, которая утверждает: «Существуют высшие цивилизации, но ни одна из них не пыталась связаться с нами, потому что все они… ». Люди группы I смотрят на математику, которая говорит, что должны быть тысячи или миллионы высших цивилизаций, поэтому хотя бы одна должна быть исключением из правил. Даже если теория поддерживает существование 99,9% высших цивилизаций, остальной 0,01% будет отличаться, и мы о нем точно узнаем.

Таким образом, говорят приверженцы объяснений первой группы, сверхразвитых цивилизаций не существует. И поскольку расчеты говорят о тысячах таких только в нашей галактике, должно быть что-то еще. И это что-то еще называется Великим фильтром.

Теория Великого фильтра гласит, что в определенной точке от самого зарождения жизни до цивилизации III типа есть некая стена, об которую ударяются практически все жизненные попытки. Это некая ступень в длинном эволюционном процессе, сквозь которую жизнь практически не может пройти. И она называется Великий фильтр.





Если эта теория верна, остается большой вопрос: на каком отрезке времени возникает Великий фильтр?

Оказывается, когда речь заходит о судьбах человечества, этот вопрос становится очень важным. В зависимости от того, где возникает Великий фильтр, мы остаемся с тремя возможными реалиями: мы редкие, мы первые или нам крышка.

1. Мы — редкость (Великий фильтр позади)

Есть надежда, что Великий фильтр остался позади нас — нам удалось его пройти, и это будет означать, что жизни крайне сложно развиться до интеллекта нашего уровня, и происходит это крайне редко. Диаграмма ниже показывает, что только два вида проделали это в прошлом, и мы — один из них.





Этот сценарий мог бы объяснить, почему цивилизаций III типа нет… но он также означал бы, что мы можем быть одним из нескольких исключений. То есть у нас есть надежда. На первый взгляд, это выглядит так же, как люди считали, что Земля находится в центре вселенной 500 лет назад — думали, что они особенные, и мы сегодня тоже можем так подумать. Но так называемый «эффект выборочности наблюдения» говорит, что вне зависимости от того, будет ли наше положение редким или довольно распространенным, мы будем стремиться видеть первое. Это и приводит к тому, что мы допускаем возможность того, что мы особенные.

И если мы особенные, когда именно мы стали особенными — то есть какой шаг мы прошли там, где застревают остальные?

Одна из возможностей: Великий фильтр мог быть в самом начале — таким образом, само начало жизни было крайне необычным событием. Этот вариант хорош, потому что понадобились миллиарды лет, чтобы жизнь наконец появилась, и мы пытались повторить это событие в лаборатории, но у нас ничего не получилось. Если виной всему Великий фильтр, это будет означать не только, что во Вселенной может и не быть разумной жизни, это будет говорить о том, что жизни вообще может и не быть за пределами нашей планеты.

Другая возможность: Великий фильтр мог быть переходом от простых прокариотических клеток к сложным эукариотическим клеткам. После того как прокариоты появляются на свет, им нужно по меньшей мере два миллиарда лет, прежде чем они смогут осуществить эволюционный скачок, стать сложными и заполучить ядро. Если в этом весь Великий фильтр, это может говорить о том, что Вселенная кишит простыми эукариотическими клетками и все.

Есть и ряд других возможностей — некоторые даже считают, что даже наш последний скачок до нынешнего интеллекта может быть признаком Великого фильтра. Хотя скачок от полуразумной жизни (шимпанзе) к разумной жизни (люди) не кажется чудесным шагом, Стивен Пинкер отвергает идею неизбежного «подъема» в процессе эволюции: «Поскольку эволюция не ставит цель, а просто происходит, она использует адаптацию, которая будет полезна для конкретной экологической ниши, и факт того, что она на Земле привела к технологическому разуму, уже сам по себе может говорить о том, что такой результат естественного отбора весьма редок и не является привычным следствием эволюции древа жизни».

Большинство скачков не расценивают как кандидатов на Великий фильтр. Любой возможный Великий фильтр должен быть вещью из разряда один на миллиард, когда должно произойти что-то невероятно странное, чтобы обеспечить сумасшедшее исключение — по этой причине переход от одноклеточной к многоклеточной жизни не берется во внимание, потому что только на нашей планете он произошел 46 раз в виде изолированных событий. По той же причине, если мы найдем окаменевшие эукариотические клетки на Марсе, они не будут признаком Великого фильтра (как и ничто другое, случившееся до этого момента в эволюционной цепочке), — потому что если на Земле и Марсе это произошло, значит, произойдет где-то еще.

Если мы действительно редкость, это может быть из-за странного биологического события, а также связано с тем, что называют гипотезой «редкой Земли», которая говорит, что может быть множество планет земного типа с похожими на земные условия, но отдельные условия на Земле — специфика Солнечной системы, связь с Луной (большая Луна редкость для таких маленьких планет) или что-то в самой планете может сделать ее чрезвычайно дружелюбной для жизни.

2. Мы первые





Приверженцы I группы считают, что если Великий фильтр не позади нас, есть надежда, что условия во Вселенной совсем недавно, впервые с момента Большого Взрыва, стали такими, что позволили развиться разумной жизни. В этом случае мы и многие другие виды могут быть на пути к сверхинтеллекту, и просто до этого никто не дошел. Мы оказались в нужном месте в нужное время, чтобы стать одной из первых сверхразумных цивилизаций.

Один из примеров явления, которое могло бы сделать это объяснение возможным, является распространенность гамма-вспышек, гигантских взрывов, которые мы наблюдаем в далеких галактиках. Точно так же, как юной Земле понадобилось несколько сотен миллионов лет до того, как астероиды и вулканы утихли, открыв дорогу жизни, Вселенная могла быть наполнена катаклизмами вроде гамма-вспышек, которые выжигали все, что время от времени могло стать жизнью, до определенного момента. Теперь, возможно, мы находимся в середине третьей астробиологической стадии перехода, когда жизнь способна развиваться такое долгое время и ей ничто не мешает.

3. Нам крышка (Великий фильтр впереди)





Если мы не редкость и не первые, среди возможных объяснений I группы есть и то, что Великий фильтр нас еще ждет. Возможно, жизнь регулярно развивается до порога, на котором мы стоим, но что-то мешает ей развиваться дальше и дорастать до высшего интеллекта практически во всех случаях — и мы вряд ли станем исключением.

Один из возможных Великих фильтров — регулярно встречающееся катастрофическое природное событие вроде вышеупомянутых гамма-вспышек. Возможно, они еще не завершились, и остается лишь вопрос времени, прежде чем вся жизнь на Земле внезапно поделится на ноль. Другой кандидат — возможная неизбежность самоуничтожения всех развитых цивилизаций после достижения определенного уровня технологий.

Вот почему философ Оксфордского университета Ник Бостром говорит, что «отсутствие новостей — хорошие новости». Открытие даже простейшей жизни на Марсе будет иметь разрушительные последствия, потому что урежет ряд возможных Великих фильтров позади нас. И если мы найдем окаменелости сложной жизни на Марсе, по мнению Бострома, «это будет худшая новость в истории человечества, напечатанная в газете», потому что будет означать, что Великий фильтр почти наверняка будет впереди. Бостром считает, что когда речь заходит о парадоксе Ферми, «тишина ночного неба — золото».

II группа объяснений: цивилизации II и III типа существуют, но есть логические причины того, что мы их не слышим





II группа объяснений избавляется от какого-либо упоминания нашей редкости или единственности — наоборот, ее последователи верят в принцип посредственности, отправная точка которого — нет ничего редкого в нашей галактике, солнечной системе, планете, уровне интеллекта, пока доказательства не засвидетельствуют обратное. Также они не спешат говорить о том, что отсутствие свидетельств высшего интеллекта говорит об их отсутствии как таковых — и подчеркивают факт, что наш поиск сигналов растянулся всего на 100 световых лет от нас (0,1% галактики). Вот десять возможных объяснений парадокса Ферми с точки зрения II группы.

1. Сверхразумная жизнь уже посещала Землю, задолго до того, как мы появились. В такой схеме вещей живые люди существуют порядка 50 000 лет, что относительно немного. Если контакт произошел до этого, наши гости просто одиноко окунулись в воду, и на этом все. Кроме того, записанная история насчитывает всего 5500 лет — возможно, группа древних племен охотников-собирателей столкнулась с неведомой внеземной фигней, но не нашла способа запомнить или запечатлеть это событие для будущих потомков.

2. Галактика колонизирована, но мы просто живем в какой-то пустынной сельской местности. Американцы могли быть колонизированы европейцами задолго до того, как небольшое племя инуитов в северной Канаде поняло, что это произошло. Может быть и урбанистический момент в колонизации галактики, когда виды собираются по соседству для удобства, и было бы непрактично и бессмысленно пытаться связаться с кем-то в той части спиральной галактики, в которой мы находимся.

3. Всяконцепция физической колонизации — забавная идея древности для более продвинутых видов. Помните изображение цивилизации II типа в сфере вокруг своей звезды? Со всей этой энергией они могли бы создать идеальное место для себя, которое удовлетворяло бы всем потребностям. Они могли бы невероятно снизить потребность в ресурсах и жить в своей счастливой утопии, вместо того чтобы исследовать холодную, пустую и неразвитую Вселенную.

Еще более развитая цивилизация могла бы видеть весь физический мир как ужасно примитивное место, давным-давно покорив собственную биологию и загрузив свои мозги в виртуальную реальность, рай для вечной жизни. Жизнь в физическом мире биологии, смертности, желаний и потребностей могла бы показаться примитивной для таких существ, как нам кажется примитивной жизнь в холодном темном океане.

4. Где-то там существуют хищные страшные цивилизации, и самая разумная жизнь знает, что транслировать любой исходящий сигнал, тем самым выдавая свое расположение, крайне неразумно. Этот неприятный момент мог бы объяснить отсутствие любого сигнала, принимаемого спутниками SETI. Это так же могло бы означать, что мы просто наивные новички, которые по глупости своей рискованно выдаем свое местоположение. Есть спор на тему того, стоит ли нам пытаться связаться с внеземной цивилизацией, и большинство людей приходит к выводу, что нет, не стоит. Стивен Хокинг предупреждает: «Если пришельцы посетят нас, последствия будут хуже, чем когда Колумб высадился в Америке, что для коренных американцев было явно не очень хорошо». Даже Карли Саган (который свято верил, что любая развитая цивилизация, освоившая межзвездные путешествия, будет альтруистичной, а не враждебной) назвал практику METI «крайне неразумной и незрелой» и порекомендовал «новорожденным в странном и непонятном космосе сидеть и тихо слушать долгое время, терпеливо обучаясь и впитывая, прежде чем кричать в неизвестность, которую мы не понимаем».

5. Есть только один представитель высшей интеллектуальной жизни — цивилизация «хищников» (вроде людей здесь на Земле) — которая является гораздо более продвинутой, чем все остальные, и удерживается на плаву за счет уничтожения любой разумной цивилизации, как только та достигает определенного уровня развития. Это было бы крайне плохо. Было бы крайне неразумно уничтожать цивилизации, тратя на это ресурсы, потому что большая их часть сама собой вымерла бы. Но после определенного момента разумные виды могут начать размножаться как вирус и вскоре заселить всю галактику. Эта теория подразумевает, что кто бы ни заселил галактику первым, он победит, и ни у кого другого шансов больше нет. Это могло бы объяснить отсутствие активности, потому что свело бы число сверхразумных цивилизаций к одной.

6. Где-то там есть и активность, и шум, но наши технологии слишком примитивны и мы пытаемся услышать не то. Вы заходите в современное здание, включаете рацию и пытаетесь что-то услышать, но все отправляют эсэмэски, и вы решаете, что здание пусто. Или же, как говорил Карл Саган, наши умы могут работать в разы медленнее или быстрее, чем умы других разумных форм: им нужно 12 лет, чтобы сказать «Привет», но когда мы это слышим, для нас это белый шум.

7. Мы контактируем с разумной жизнью, но власти это скрывают. Эта теория совершенно идиотическая, но мы обязаны ее упомянуть.

8. Высшие цивилизации знают о нас и наблюдают за нами («гипотеза зоопарка»). Насколько нам известно, сверхразумные цивилизации существуют в плотно регулируемой галактике, и наша Земля считается чем-то вроде национального заповедника, защищенного и большого, с табличкой «смотреть, но не трогать». Мы не замечаем их, потому что если бы разумный вид хотел бы за нами понаблюдать, он знал бы, как спрятаться от нас с легкостью. Возможно, действительно существует некая «первая директива» из «Звездного пути», которая запрещает сверхразумным существам вступать в какой-либо контакт с младшими видами, пока те не достигнут определенного уровня интеллекта.

9. Высшие цивилизации здесь, вокруг нас. Но мы слишком примитивны, чтобы их воспринимать. Мичио Каку объясняет это так: «Допустим, у нас есть муравейник в центре леса. Рядом с муравейником построено скоростное шоссе из десяти полос. Вопрос следующий: «Поймут ли муравьи, что такое десятиполосное скоростное шоссе? Смогут ли муравьи понять технологии и намерения существ, которые строят шоссе рядом с ними?».

Таким образом, мы не только не можем уловить сигналы с планеты X, используя наши технологии, мы даже не в силах понять, что делают существа с планеты X. С их стороны, попытка просветить нас была бы похожа на попытку обучить муравьев пользоваться Интернетом.

Это также могло бы ответить на вопрос: «Что ж, если так много невероятных цивилизаций III типа, почему они до сих пор с нами не связались?». Чтобы ответить на этот вопрос, давайте спросим себя: когда Писарро направлялся в Перу, останавливался ли он перед муравейниками, чтобы пообщаться? Был ли он великодушным, пытаясь помочь муравьям в их нелегких делах? Был он враждебным и останавливался время от времени, чтобы сжечь ненавистные муравейники? Или ему было глубоко по барабану? То-то же.

10. Мы совершенно заблуждаемся в своих представлениях о реальности. Есть масса вариантов, которые могли бы полностью поделить на ноль наши представления. Вселенная может быть чем-то вроде голограммы. Или же мы и есть пришельцы, и нас поместили сюда как эксперимент или удобрение. Есть даже шанс, что мы все являемся частью компьютерной симуляции каких-то ученых из другого мира, а другие формы жизни просто не были запрограммированы на появление.

* * *

Поскольку наш путь продолжается, мы продолжаем искать внеземной разум, не совсем понятно, чего ждать. Если мы узнаем, что мы одиноки во Вселенной, или официально войдем в галактическое сообщество, оба варианта одинаково жуткие и одинаково взрывают сознание.

Помимо своего шокирующего фантастического компонента, парадокс Ферми оставляет людей с чувством глубокого смирения. Это не обычное «я микроб и живу три секунды», которое возникает при мысли о Вселенной. Парадокс Ферми оставляет более четкое, персональное смирение, которое может появиться только спустя часы, проведенные за изучением самых невероятных теорий, представленных лучшими учеными, которые постоянно переворачивают сознание и противоречат одна другой. Он напоминает нам, что будущие поколения будут точно так же смотреть на нас, как мы смотрим на людей древности, которые думали, что звезды прикручены к деревянному небосводу, и удивляться: «Ух ты, они реально понятия не имели, что происходит».

Все это бьет по нашей самооценке вместе с беседами о цивилизациях II и III типа. Здесь, на Земле, мы короли своего маленького замка, гордо правящие горсткой глупцов, разделяющих планету вместе с нами. И в этом пузыре нет конкуренции и никто нас не осудит, нам вообще не с кем обсудить проблему бытия, кроме нас самих.

Все это наводит на мысли, что мы, люди, наверное, не так умны, сидим себе на крошечной скале в середине пустынной Вселенной и даже понятия не имеем, что можем ошибаться. Но мы, может, и ошибаемся, давайте не будем об этом забывать в попытках оправдать собственное величие. Мы даже понятия не имеем, что где-то там есть история, в которой мы даже и буквы не представляем — точка, запятая, номер страницы, закладка.опубликовано 

По материалам WaitButWhy.com

Источник: hi-news.ru

Программируя Вселенную: от сексуальной революции к квантовому компьютеру

Поделиться






© Yves Klein

Профессор машиностроения Массачусетского технологического института Сет Ллойд — один из главных специалистов в мире в области квантовых вычислений и квантовых коммуникаций. Он первым предложил технологический дизайн квантового компьютера и доказал теорему Шеннона, наглядно продемонстрировав возможность квантовых аналоговых вычислений. В своей книге «Программируя Вселенную»профессор рассуждает об информационной природе бытия, квантовом языке вселенной и о том, как его можно постичь.

Появление человеческого языка примерно 100 000 лет назад или даже раньше стало (давайте польстим нашему биологическому виду) серьезной революцией в сфере обработки информации. Исследования окаменелостей показывают, что развитие языка сопровождалось и ускорялось относительно быстрым развитием участков мозга, отвечающих за обработку речи. Новые нейронные сети мозга, вместе с одновременным развитием голосовых связок, можно считать естественной «технологией», или механизмом, благодаря которому и возник язык. Эта новая «нейронная технология», очевидно, и дала начало замечательной универсальности человеческой речи — способности выразить на одном языке более или менее точно то, что было сказано на другом. По меньшей мере язык позволил создать уникальные человеческие формы социальной организации, сделавшей наш вид столь успешным.

Чем дальше в прошлое, тем более важные революции в сфере обработки информации мы наблюдаем. Развитие мозга и центральной нервной системы было триумфом естественной эволюции технологии, хорошо приспособленной к преобразованию информации, поступающей извне, и для связи между разными частями организма. Развитие многоклеточных в первую очередь стало результатом многочисленных усовершенствований в сфере внутри и межклеточной коммуникации. Каждая успешная мутация, каждый случай возникновения нового вида — это шаг вперед в сфере

обработки информации. Но чтобы увидеть еще более серьезную революцию, затмившую все, о чем мы говорили до сих пор, нужно отправиться еще на миллиард лет назад, к появлению полового размножения.

Половое размножение никогда не передает потомкам удачную комбинацию генов в неизменном виде. В этом смысле секс препятствует успеху.
Первая сексуальная революция представляла собой tour de force, ее огромный успех основан на идее, которая на первый взгляд кажется неудачной. Почему неудачной? Потому что половое размножение несет риск потери ценной информации. Успешная бактерия, размножаясь бесполым путем — почкованием, передает потомству точную копию своего генетического кода (конечно, при условии отсутствия случайных мутаций). Но если организм размножается половым путем, его гены смешиваются с генами партнера, и их потомок получает новый набор генов. Этот процесс называется рекомбинацией. Поскольку половина генов отпрыска приходит от одного из родителей, а половина от другого и они перемешиваются, то, какими бы успешными ни были уникальные комбинации генов каждого из родителей, геном потомка будет от них отличаться. Половое размножение никогда не передает потомкам удачную комбинацию генов в неизменном виде. В этом смысле секс препятствует успеху!

Так что же в нем хорошего? С точки зрения естественного отбора половое размножение способствует большей генетической изменчивости, в то же время добросовестно воспроизводя отдельные гены. Предположим, что в мире становится жарче. Успешная до этого бактерия, которая размножается почкованием, внезапно оказывается во враждебном окружении. Ее потомку, в точности похожему на нее и адаптированному к прохладному климату, теперь будет сложно выжить. Единственный способ адаптации для бесполой бактерии — мутация, вызванная репродуктивной ошибкой или вредными факторами окружающей среды. Большинство мутаций неудачны, и они делают бактерию еще менее успешной, но в конце концов может случиться удачная мутация, и на свет появится более теплостойкая бактерия.

Половое размножение создает разнообразие отдельных особей, при этом сохраняя в целости гены вида. В общем, секс — не только удовольствие, это хороший инженерный подход.
Без полового размножения адаптация проблематична, потому что закон мира: «Изменись или умри», — противоречит одному из основных законов жизни: «Сохраняй целостность генома». Такое противоречие хорошо известно и в инженерном деле: две функции системы бывают связаны так, что невозможно откорректировать одну, не нарушив другой. А вот при половом размножении обмен генетическим материалом, или рекомбинация генов, приводит к большой изменчивости, и при этом поддерживается генетическая целостность.

К примеру, возьмем небольшой городок, где всего тысяча жителей. Давайте подсчитаем все возможные варианты спаривания для этих людей (если судить по телесериалам, их может быть очень и очень много) и количество способов, которыми гены всех участников могут перемешаться и рекомбинироваться в их детях. Окажется, что этот городок — целая генетическая «электростанция», способная создать столько же разнообразия, что и миллиарды делящихся бактерий. Разнообразие — это хорошо: если в город придет эпидемия чумы, то некоторые жители ее переживут, а затем передадут детям гены резистентности к этой болезни. Более того, способность к разнообразию, которую создает половое размножение, не наносит вреда геному. Отделяя функцию адаптации от функции поддержания целостности отдельных генов, половое размножение создает разнообразие отдельных особей, при этом сохраняя в целости гены вида. В общем, секс — не только удовольствие, это хороший инженерный подход.

Если мы отправимся еще дальше в прошлое, то найдем бабушку всех революций в сфере обработки информации — это возникновение самой жизни. Жизнь на Земле началась в точке, отстоящей на одну треть от нашего времени к началу Вселенной. (Когда это произошло в других местах и произошло ли вообще, неизвестно.) У живых организмов есть гены, последовательности атомов в молекулах типа ДНК, в которых закодирована информация. Количество информации в одном гене можно измерить: человеческий геном содержит около 6 млрд. битов информации. Организмы передают свою генетическую информацию потомству, иногда в мутировавшей форме.

Масштабы всей генетической информации, которую обрабатывают живые организмы, намного больше масштабов компьютерной обработки информации, и их объемы сравняются еще не скоро. Жизнь — это очень серьезно.
Организмы, которые умеют передавать генетическую информацию, по определению успешны; организмы, которые не могут передать свои гены, вымирают. Генетическая информация, дающая потомству репродуктивное преимущество, обычно сохраняется на протяжении множества поколений, хотя отдельные организмы, которые ее несут, рождаются, воспроизводят потомство и умирают. Генетическая информация передается посредством естественного отбора. Гены и механизмы их копирования и воспроизведения — это ключевая технология обработки информации жизни. Неудивительно, что масштабы всей генетической информации, которую обрабатывают живые организмы, намного больше масштабов компьютерной обработки информации, и их объемы сравняются еще не скоро.

Жизнь — это очень серьезно. Какая революция может превзойти по своей мощи и красоте происхождение жизни? Но была еще одна, более ранняя революция в сфере обработки информации, без которой не было бы ни одной другой. Первый информационный процессор — сама Вселенная. Каждый атом, каждая элементарная частица содержит информацию. Каждое столкновение между атомами, каждое динамическое изменение во Вселенной, даже самое крошечное, обрабатывает эту информацию систематическим образом.

Такая вычислительная способность Вселенной лежит в основе всех последующих революций в сфере обработки информации. Как только физическая система приобретает способность обрабатывать информацию на рудиментарном уровне, выполняя простые операции с несколькими битами, из этих элементарных операций могут быть построены сколь угодно сложные формы обработки информации. Законы физики разрешают простую обработку информации на квантово-механическом уровне: одна частица — один бит; одно столкновение — один oп. Сложные формы, которые мы видим вокруг: жизнь, размножение, язык, общество, видеоигры — все они состоят из простых операций, которые управляются законами физики и в которых участвуют всего по нескольку квантовых битов за раз.

Каждая революция в сфере обработки информации связана с той или иной новой технологией — это компьютер, книга, мозг, ДНК. Эти технологии позволяют записывать и обрабатывать информацию в соответствии с некими правилами. Но что за технология связана с обработкой информации Большого взрыва? Какая машина обрабатывает информацию в вычисляющей Вселенной? Чтобы увидеть эту универсальную технологию обработки в действии, достаточно просто открыть глаза и оглянуться вокруг. Машина, выполняющая «универсальные» вычисления, — это сам Универсум, сама Вселенная.опубликовано 

Источник: theoryandpractice.ru

Как далеко в прошлое мы можем заглянуть?

Поделиться







Вселенная — волшебное окно времени, позволяющее нам заглянуть в прошлое. Чем дальше мы смотрим, тем дальше назад во времени мы видим. В отличие от наших мозгов, которые говорят нам, что вещи, на которые мы смотрим, существуют в данный момент, свет движется со скоростью 300 000 километров в секунду, что приводит к гигантским временным задержкам на расстоянии.

Давайте предположим, что вы говорите с другом, который находится в метре от вас. Свет от лица вашего друга достигает вас за 3,336 наносекунды. Вы практически всегда видите своих близких такими, какими они были 3,336 наносекунды в прошлом. Когда вы оглядываетесь вокруг, вы не видите мир таким, какой он есть, вы видите мир таким, каким он был долю секунды назад. И чем дальше вещи, тем дальше во времени мы смотрим.

Расстояние до Луны — в среднем 384 000 километров. Свету нужно 1,28 секунды, чтобы добраться от Луны до Земли. Если на Луне случится крупный взрыв секретной нацистской базы, вы увидите его спустя чуть больше секунды. Даже попытка связаться с кем-либо на Луне вызовет разочарование, потому что в ходе любого диалога будет задержка.

Давайте попробуем взглянуть на примеры покрупнее. Наше Солнце в 8 минутах и 20 секундах скорости света от нас. Вы видите Солнце таким, какое оно было 8 минут назад. Всегда. Марс, в среднем, находится в 14 световых минутах от Земли. Любая живая трансляция марсохода «Кьюриосити» не будет «живой». Ученые часто говорят о чем-то типа «14 минут ужаса», только по прошествии которых можно узнать наверняка, была ли успешной посадка марсохода. Сам марсоход связывается с нами с помощью радиосигналов, но поскольку они движутся со скоростью света, то задержка присутствует тоже.

Когда в следующем году космический аппарат «Новые горизонты» от NASA достигнет Плутона, он будет в 4,6 световых годах от нас. Если бы у нас был достаточно сильный телескоп, который мог бы увидеть сближение аппарата и планеты, мы увидели бы события, которые произошли 4,6 часа назад.

Ближайшая к нам звезда Проксима Центавра находится более чем в 4,2 световых лет от нас. Это означает, что на Проксиме Центавра до сих пор не знают о выходе iPhone 6 и об обнаружении бозона Хиггса, или о том, что выйдет новый эпизод «Звездных войн». Впрочем, о выходе первого iPhone проксима-центаврийцы точно знают.

Туманность Орла со знаменитыми Столпами творения находится в 7000 световых лет от нас. Астрономы считают, что в этой области произошел взрыв сверхновой, который разметал Столпы. Мы фотографируем их с помощью телескопов, зная, что их не существует уже тысячи лет.

Ядро нашей галактики Млечный Путь находится в 25 000 световых лет от нас. Когда вы смотрите на прекрасные снимки ядра Млечного Пути, вы видите свет, который родился во времени первых переселений людей по миру.

Об Андромеде можно вообще временно забыть. Эта галактика более чем в 2,5 миллиона световых лет от нас. Свет, который мы видим, покинул Андромеду, еще когда Homo erectus еще даже не покорил Землю. Существуют галактики, в которых инопланетяне, возможно, видят динозавров на Земле с помощью своих мощных телескопов.





Галактика Андромеда

Отсюда начинается самое интересное. Некоторые из самых ярких объектов в небе представляют собой квазары, активно кормящиеся сверхмассивные черные дыры в центрах галактик. Ближайший из них находится в 2,5 миллиарда световых лет от нас, но там, дальше, есть и много других. Земля сформировалась только 4,5 миллиарда лет назад, поэтому мы можем видеть квазары, которые светились задолго до того, как Земля вообще сформировалась.

Космическое микроволновое фоновое излучение, самая граница наблюдаемой Вселенной, находится в 13,8 миллиарда световых лет от нас. Этот свет покинул Вселенную, когда ей было всего несколько сотен тысяч лет, и только сейчас он добрался до нас. Что еще более странно, место, которое испустило этот свет, находится в 46 миллиардах световых лет от нас. Это расстояние почти в три раза превышает длину наблюдаемой Вселенной.

Стоит поблагодарить свет за его ограниченность. Без конечной скорости света мы не знали бы о Вселенной так много. В какой момент истории хотели бы заглянуть вы?

Вот еще что наводит на интересные мысли: парадокс Ферми. Человеческая цивилизация — просто рябь на поверхности космического океана, юность человеческого разума беспрецедентна. Наши самые мощные телескопы вглядываются в глубины космоса, пытаясь усмотреть хоть какие-то отблески цивилизаций. Но свет далеких галактик идет к нам миллионы лет, и если просто допустить, что вот в этот самый момент где-то в далекой галактике появилось зерно разума, пройдет еще очень много времени, прежде чем мы сможем увидеть его первые плоды. И мы всегда будем видеть Вселенную такой, какой она была в прошлом: там, за многие миллионы и миллиарды километров может быть жизнь, намного превосходящая нас в любых аспектах развития.опубликовано 

Источник: hi-news.ru

10 измерений нашей Вселенной

Поделиться







Когда кто-то упоминает вслух «другие измерения», мы начинаем думать о всяких параллельных Вселенных — альтернативных реальностях, которые существуют параллельно нашей, но в которых все работает или происходит по-другому. Тем не менее реальность измерений и роли, которую они играют в нашем упорядочении Вселенной, серьезно отличается от этого популярного объяснения.

Говоря простыми словами, измерения — это разные грани того, что мы воспринимаем под реальностью. Лучше всего мы знакомы с тремя измерениями, которые окружают нас ежедневно — те, которые определяют длину, ширину и глубину всех объектов в наших Вселенных (оси X, Y и Z соответственно).

Помимо этих трех видимых измерений, ученые предполагают существование других. Теоретические основы теории суперструн говорят, что Вселенная существует в десяти различных измерениях. Эти различные аспекты определяют Вселенную, фундаментальные силы природы и все элементарные частицы в ней.

Первое измерение, как мы отметили, придает длину (оно же ось X). Хорошее описание одномерного объекта — это прямая, которая существует только с точки зрения длины и не имеет никаких других заметных качеств. Добавьте к этому второе измерение, ось Y, или высоту, и получите объект, который стал двухмерным (например, квадрат). Третье измерение включает глубину (ось Z) и придает всем объектам объем. Идеальный пример — куб, который существует в трех измерениях и обладает длиной, шириной, глубиной, а значит, и объемом. Помимо этих трех, существует еще семь измерений, которые не сразу бросаются нам в глаза, но все еще могут восприниматься как имеющие прямое действие на Вселенную и реальность, какой мы ее знаем.

Ученые считают, что четвертым измерением является время, которое определяет свойства всех известных веществ в любой заданной точке. Наряду с тремя другими измерениями, знание положения объектов во времени имеет важное значение для определения положения во Вселенной. Другие измерения прячутся гораздо глубже, а их объяснение иногда бывает сложно понять даже физикам.

Согласно теории суперструн, пятое и шестое измерения возникают там же, где и понятие возможных миров. Если бы мы могли видеть в пятом измерении, мы заметили бы, что тот мир немного отличается от нашего, и получили бы механизмы измерения сходства и различия между нашим миром и другим возможным.

В шестом измерении мы бы видели плоскость возможных миров, на которой могли бы сравнить и расположить все возможные Вселенные, которые начались с теми же начальными условиями, что и наша (то есть с Большого Взрыва). В теории, если бы вы могли овладеть пятым и шестым измерениями, вы могли бы путешествовать назад во времени или выбрать другое будущее.

В седьмом измерении у вас есть доступ к возможным мирам, которые начались с другими начальными условиями. Если в пятом и шестом начальные условия были одинаковыми и только последующие действия были разными, здесь все будет другим с самого начала времен. Восьмое измерение снова дает нам плоскость всех возможных историй Вселенной, каждая из которых начинается с разных начальных условий и разветвляется бесконечно (называются они бесконечностями, очевидно).

В девятом измерении мы можем сопоставить все возможные истории Вселенной, начиная со всех возможных законов физики и начальных условий. В десятом и последнем измерении мы приходим к точке, в которой можем охватить все возможное и вообразимое. За этими пределами мы, простые смертные, не можем представить ничего, это естественное ограничение того, что мы можем постичь в терминах измерений.

Существование этих дополнительных шести измерений, которые мы не можем воспринимать, необходимо для теории струн, чтобы она могла быть кандидатом на фундаментальное объяснение взаимодействий в природе. Тот факт, что мы можем воспринимать только четыре измерения пространства, можно объяснить одним из двух механизмов: либо дополнительные измерения компактны и находятся в мельчайших масштабах, либо наш мир живет в трехмерном подмногообразии, соответствующем бране, которым будут ограничены все известные частицы, кроме гравитации (теория бран).





Если дополнительные измерения компактны, то дополнительные шесть измерений должны быть в форме многообразия Калаби-Яу (на изображении выше). Будучи незаметными нашим органам чувств, они могли определять формирование Вселенной с самого начала. Поэтому ученые считают, что вглядываясь назад во времени и обнаруживая свет ранней Вселенной с помощью телескопов (который был испущен миллиарды лет назад), они могли бы увидеть, как существование этих дополнительных измерений могло повлиять на эволюцию космоса.

Как и у других кандидатов на теорию великого объединения — «теорию всего» — предположение, что Вселенная состоит из десяти измерений (или больше, в зависимости от модели теории струн, которую вы берете за основу), это попытка примирить Стандартную модель физики элементарных частиц с существованием гравитации. Короче говоря, это попытка объяснить, как взаимодействуют все известные силы в нашей Вселенной и как могут работать другие возможные Вселенные. опубликовано  

Источник: hi-news.ru