Ярослав Золотарёв "Космология"

Замкнутая струна – есть концы.

Суперструна – содержит в себе суперсимметрию между носителями взаимодействий и носителями вещества. На самом деле, в квантовой теории частицы, которые осуществляют взаимодействие и которые являются носителями вещества, очень разные по всем характеристикам, и их объединение в "суперструну" – это примерно как Эйнштейн объединял время и пространство.

Пять элементарных взаимодействий:

Открытая струна (с концами) может разорваться в точке на 2 открытые струны.

Замкнутая струна (без концов) может сойтись во внутренней точке касания и расщепиться на 2 замкнутые струны.

Замкнутая струна может разорваться в точке и стать открытой.

Две открытые струны могут обменяться в точке касания сегментами.

Открытая струна может потерять сегмент в виде замкнутой струны, через внутреннюю точку касания.

В связи с тем, что экспериментальная база теоретиков не сдерживает, а математически можно много моделей строить про реальность, теорий струн (ТС) очень много и постоянно появляются новые. В самой грубой форме они разделяются на теорию с 26 измерениями (предсказывает существование тахиона – частицы со скоростью выше скорости света) и теории с 10 измерениями (тахиона не предсказывают).

В середине 1990-х была попытка обобщить многочисленные струнные теории, и была построена М-теория. В качестве базового объекта данной теории используется так называемая «брана» (многомерная мембрана) – протяжённый двухмерный или с большим числом измерений (n-брана) объект. Она тесно связана с топологией, и, вообще говоря, когда я это читаю, физики никакой в принципе там не вижу, одну топологию:

http://en.wikipedia.org/wiki/M-theory

Основные космологические выводы из всего этого: раз много физик описываются, то возможно существование множества параллельных вселенных с другими физиками. Причем они в нашем ПВК могут вообще никакого места не занимать, так как они, типо, в других измерениях же. Также ими создана модель Большого Взрыва как произошедшего по причине столкновения двух параллельных вселенных.

Ясно, что это все хорошо согласуется с нью-эйджевской бредятиной про множество параллельных вселенных, населенных разного рода ангелами и чертями. Ну, это понятно, ведь если у вас методы ненаучные (а с точки зрения философии науки 20 века эта теория именно что ненаучная), выводы у вас тоже будут из арсенала Кашпировского. То есть какая-нибудь дура, начитавшись про Анастасию, несет херню про иные миры, и американские физики у нас за кучу денег тоже несут херню про иные миры. Ни одного реального иного мира, тем не менее, не наблюдая, и даже не объясняя нам, как мы все это могли бы наблюдать или проверить.

Космос – 6. Светлая энергия

Наиболее понятная и хорошо описанная тема из подготовительных к Большому взрыву. Энергия – скалярная характеристика, которая является мерой способности материи к взаимодействию. То есть в том смысле, в котором ее употребляют экстрасенсы и примкнувшие к ним ушуисты, типа "энергия жизни", она же ци и прана, это – типичный пример неправильного употребления шарлатанами научных слов, поскольку непонятно, какую способность к взаимодействию такая "энергия" описывает. А если они там, в сраной Индии, про кислород не знали и неправильно описывали процессы дыхания, то так и надо описывать суть дела, а не про прану рассуждать.

То, как взаимодействие осуществляется в пространстве, описывается с помощью парадигмального понятия "поле". Поле – это пространство, каждой точке которого соответствует значение физической величины (полевой переменной), и от значения этой величины зависит взаимодействие между телами в этой точке. Сторонники ОТО, конечно, рассматривают поле не в пространстве, а в ПВК.

Фундаментальных взаимодействий (которые качественно между собой различаются по характеристикам их полей), описывается четыре:

1. Гравитационное – на просторах космоса все решает именно оно.

2. Электромагнитное – лучше всего изучено.

3. Сильное – действует в атомных ядрах и, собственно, объединяет частицы в ядро (а если бы там было только электричество, оно бы разорвалось, протоны же одинаково заряжены).

4. Слабое – тоже на субъядерном уровне и играет роль при реакциях распада ядер.

В 1968 году было предположительно доказано тождество электромагнитного и слабого взаимодействий, и за это дело авторы получили Нобелевку, поэтому иногда используется термин "электрослабое взаимодействие".

Всю вторую половину 20-го века и начало 21-го происходят настойчивые попытки создать единую теорию взаимодействий ("теорию всего"), к которым относятся и описанные ранее тут теория струн и М-теория.

На настоящий момент, тем не менее, общепризнанной теории всего нет, поэтому разные взаимодействия описываются разными парадигмами, которые не удается свести друг к другу (ситуация считается физиками печальной, так как единого объяснения мира нет):

1. Гравитация – Общая теория относительности (ОТО)

2. Слабое – Теория электрослабого взаимодействия (ТЭВ)

3. Электромагнитное – Квантовая электродинамика (КЭД)

4. Сильное – Квантовая хромодинамика (КХД)

Это, собственно, четыре главных парадигмы, из которых пока тут, в курсе, более-менее описана только ОТО со всей ее спорностью. Более подробно я планирую описывать взаимодействия в процессе рождения их в Большом Взрыве.

Вне сомнения, я понимаю, что на больших расстояниях хронология часто неизвестна или спорна, и это в особенности касается такой вещи, как Большой Взрыв, но тогда мы просто считаем, что сюжет произвольно выбран в соответствии с тем, как он чаще всего описывается. Критика традиционных хронологий и представлений, безусловно, всячески допускается.

Космос – 7. Светлая материя

То есть элементарные частицы.

Термин сейчас сильно размылся, потому что раньше имелось в виду, что они не имеют структуры, но позднее выяснилось, что многие элементарные частицы состоят из более мелких. Поэтому в энциклопедиях фигурирует нечто расплывчатое типа "собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части".

Впрочем, в англовики уже навели порядок в определениях:

In particle physics, an elementary particle or fundamental particle is a particle unknown to have substructure, thus unknown to be composed of other particles. A particle containing two or more elementary particles is a composite particle.

То есть они там различают "элементарную частицу" и "сложную частицу", в русскоязычных же источниках часто все называют "элементарными".

Про виды и свойства хорошо рассказывает дедушка в клипе внизу, не буду его пересказывать. Более подробно про отдельные частицы будет по мере их возникновения в Большом взрыве.

То есть, часть частиц являются, на самом деле, переносчиками взаимодействий, поскольку взаимодействия в современной модели мира не мыслятся без частиц, так как другим способом они, по мнению физиков, не могут передаваться (так как нет единой среды типа эфира, а значит передать информацию типа "действует сила магнетизма" можно только перекинув фотон из одного места в другое). Другая часть частиц являются как раз "материей", то есть образуют, в конечном итоге, все наблюдаемые структуры. Свойства у "переносчиков" и у "материи" сильно отличаются, и единую модель "частицы" пытаются построить только в очень спорной теории струн (где это среднее называется суперструной и имеет, соответственно, очень размытые свойство, так как оно – и материя, и переносчик).

На самом деле, гравитон еще экспериментально никак не обнаружен, а вписан в схему, потому что "должен там быть" согласно этим самым квантовым представлениям о взаимодействиях. Бозон Хиггса, который ищут в коллайдере, является, как это видно из схемы, гипотетической частицей, объединяющей энергию и материю, так как их напрягает наличие между ними явной пропасти, и этот бозон им сильно нужен, чтобы наконец-то построить единую модель хотя бы частиц.

В марте 2013 года ЦЕРН заявил, что бозон Хиггса ими точно наблюдался, что считают подтверждением Стандартной модели элементарных частиц (которая описывает все взаимодействия кроме гравитации), однако продолжаются споры о том, то ли они наблюдали, что было надо, так как ряд альтернативных теорий описывают такой же бозон без Стандартной модели (которую я планирую изложить подробнее позже).

Космос – 8. Темная энергия

Термин введен, чтобы объяснить расширение Вселенной с ускорением (данные получены в конце 1990-х), то есть, данной концепции лет десять, она довольно сырая еще. Экспериментально еще не обнаруженная, концепция объясняет какие-то наблюдения, которые не укладывались в старую концепцию.

Имеется два объяснения "темной энергии" (ТЭ):

1. Любой объем пространства имеет энергию по своей природе, то есть ТЭ – это энергия вакуума, и при таком понимании она тождественна космологической постоянной ОТО. То есть пустота сама по себе увлекает вещество: если есть вещество, оно, естественно, пытается заполнить пустое пространство, и потому пустота, фактически, разрушает вещество, которое в ней расширяется с ускорением, пытаясь ее заполнить. Данное объяснение сейчас преобладает.

2. Квитэссенция. В данном случае ТЭ – это скалярное поле, плотность ее соответственно может меняться в разных точках ПВК (при первом объяснении – отрицательное давление вакуума постоянно во всех точках).

Именно ТЭ ответственна за расширение, поскольку темная материя, наоборот, ему препятствует. Ускорение расширения Вселенной началось порядка 5 миллиардов лет назад (что примерно совпадает с периодом формирования Земли и Солнца). До этого расширение замедлялось благодаря гравитационному действию темной материи и барионной материи (барионная материя – это то, что я называю "светлой" материей). Плотность барионной материи в расширяющейся Вселенной уменьшается быстрее, чем плотность тёмной энергии. В конце концов, темная энергия начинает преобладать.

Постулируемые свойства ТЭ:

1. Антигравитация (действует противоположно гравитации, которая, наоборот, стремится собрать вещество обратно в одной точке).

2. Равномерно распределена (по гипотезе №1) или нет (по гипотезе №2).

3. Взаимодействует с материей только через свои антигравитационные качества и никаким другим способом.

4. Низкая плотность (порядка 10

г/см?), что препятствует ее экспериментальной фиксации.

5. Несмотря на низкую плотность, заполняет все пространство, и поэтому составляет порядка 70% всей энергии во Вселенной, и, в конце концов, именно она и убьет всю Вселенную.

В связи с мутным характером темной энергии, на самом деле, о будущем вселенной определенно ничего не знают, потому что если источник неизвестен, непонятно, будет ли она действовать также в будущем или нет, ведь не установлены причинно-следственные связи. Если также будет действовать, то она, в конце концов, разорвет все атомы, а если не будет, то вообще хрен ее знает, что случится.

Космос – 9. Темная материя

Несколько менее темная вещь, чем темная энергия. Как и ТЭ, распознается только по ее гравитационному действию, не взаимодействует ни с какими другими полями.

Признаки:

1. Взаимодействует со светлой материей, притягивая ее.

2. По плотности во много раз больше барионной материи.

3. Составляет 25% Вселенной.

4. Может, в принципе, наблюдаться методами гравитационного линзирования (то есть косвенно, а непосредственно ее не наблюдали).

Именно темная материя (ТМ) организует макроструктуру Вселенной; то есть галактики – это такие скопления мирового черного говна, в которое воткнуты немногочисленные светящиеся звезды, составляющие небольшой процент от массы любой галактики. То есть "из тел архонтов".

В 2012 году получены экспериментальные данные, что в районе Солнца ее практически нет, так что нет шансов, что это будут когда-либо наблюдать на Земле, оно, в основном, тусуется в центре галактики, обеспечивая ее требуемую массивность.

В отличие, опять же, от ТЭ, есть много гипотез о том, чем бы это могло быть, так как оно имеет хотя бы массу, а массу можно измерить, и, таким образом, есть какие-то свойства, от которых могут отталкиваться теоретики.

Основные предположения:

1. Что это, в принципе, барионное вещество, но оно по каким-то причинам взаимодействует только гравитационно. Малопопулярная гипотеза, потому что она не вписывается в модель БЗ и совсем не подтверждается наблюдениями.

2. Что это – какие-то частицы, которых мы еще не знаем (гипотетическую частицу ТМ называют также WIMP):

а) легкие нейтрино (маловероятно);

б) тяжелые нейтрино (более вероятно, так как у нее большая плотность);

в) аксионы (гипотетические нейтральные псевдоскалярные частицы);

г) суперсимметричные частицы – фотино, гравитино, хиггсино, а также снейтрино, вино и зино. Ничто из этой компании никогда не наблюдалось, это просто часть очередной неподтвержденной физической теории.

Если это – частицы, то, в принципе, можно попробовать получить их в ускорителях, чем сейчас усердно и занимаются. В 2009-2013 гг. имелась масса сообщений, что точно нашли частицы ТМ с высокой вероятностью, но пока это, вроде бы, не общепринято:

http://en.wikipedia.org/wiki/Weakly_interacting_massive_particles

Основные ее гипотетические виды:

1. Горячая ТМ: энергия частиц превышает их массу.

2. Холодная ТМ: с массами частиц более 30 КэВ. Скорее всего, именно холодная преобладает.

3. Теплая ТМ: с массой частиц около 1 КэВ.

Вполне возможно, что там – смесь различных частиц, то есть могут оказаться верными несколько предположений одновременно.

На самом деле, про "скрытую массу" довольно много говорили еще с начала 20-го века, вне всякой связи с ОТО и БЗ, то есть, даже если ОТО и БЗ – ложные теории (подвергаются интенсивной критике в последнее время), вполне возможно, что за феноменом, который сейчас обозначают как ТМ, и стоит что-то реальное.

Космос – 10. Сингулярность

Собирался написать еще про критику теории Большого Взрыва, но, почитав, убедился, что она, в принципе, совпадает с критикой ОТО и других основ современной физики, а об этом уже было сказано. Если парадигма современной физики верна, то Большой Взрыв был. Этот факт доказал в 1967 году известный паралитик Стивен Хокинг. То есть preliminary course можно считать законченным и переходить уже к хронологическому описанию мира.

То, что существовало непосредственно перед взрывом, хотя не было еще ни времени, ни пространства, все-таки как-то описывается, и в терминах ОТО это является видом гравитационной сингулярности. То есть это точка, в которой величины, описывающие гравитационное поле, становятся бесконечными или неопределенными, и другим примером подобного является черная дыра. Однако, в отличие от черной дыры, сингулярность, из которой произошла наша Вселенная, была так называемой "голой сингулярностью", то есть, если бы был внешний наблюдатель, он мог бы эту точку наблюдать, а черную дыру саму по себе в принципе наблюдать невозможно (только ее окружение).

Описания космологической сингулярности, хотя и даются, получаются довольно противоречивыми:

1. Времени не было.

2. Пространство было бесконечно малым.