В ноябре 2024 года международная группа ученых опубликовала исследование, которое может полностью изменить наше понимание Вселенной.
Оказывается, общепринятая теория расширения космоса может быть принципиально неверной.
И речь идет не просто об уточнении деталей – под вопрос поставлены самые фундаментальные представления о космологии.
Почему мы думали, что Вселенная расширяется?
Давайте для начала вспомним, как вообще появилась идея расширяющейся Вселенной. Всё началось почти сто лет назад, когда американский астроном Эдвин Хаббл заметил интересную закономерность: чем дальше от нас находится галактика, тем быстрее она как будто "убегает" от нас. Это открытие стало одним из краеугольных камней современной космологии.
Представьте себе воздушный шарик, на который маркером нанесли точки. Когда вы надуваете шарик, все точки начинают "разбегаться" друг от друга. Именно такой моделью космологи описывали расширение Вселенной последние десятилетия. Казалось бы, всё логично и красиво. Но в науке часто бывает так: чем дальше мы продвигаемся в исследованиях, тем больше появляется неудобных вопросов.
Что не так с теорией расширения?
Проблемы начали накапливаться давно. Чтобы объяснить наблюдаемое поведение галактик, ученым пришлось ввести понятия тёмной материи и тёмной энергии. Эти загадочные субстанции должны составлять 95% содержимого Вселенной! И вот представьте себе ситуацию: вы пытаетесь объяснить, как работает автомобиль, и говорите, что 95% его движущей силы обеспечивает какая-то невидимая и неизмеримая энергия. Звучит не очень убедительно, правда?
Но настоящий переворот произошел сейчас, когда группа исследователей из Университета Кентербери в Новой Зеландии опубликовала результаты масштабного анализа данных более 1600 сверхновых звёзд. Именно эти космические взрывы традиционно использовались как главное доказательство расширения Вселенной.
Что предлагает новая теория?
Основы теоретического обоснования неоднородности Вселенной были предложены в 2007 году рядом учёных, включая Дэвида Уилтшира (David Wiltshire). Добавим, Уилтшир заявлен как соавтор новой работы, доказывающей его правоту, поэтому независимый анализ представленных данных должен быть проведён обязательно.
По его представлению, по мере развития Вселенной материя сгруппировалась в суперскопления, которых достаточно, чтобы скопления и пустоты могли оказывать существенные локальные влияния на пространство-время.
В рамках современной космологической модели Вселенной (ΛCDM, Лямбда-CDM или космологическая постоянная плюс холодная и тёмная материя) свет равномерно и равноэффективно распространяется по всей Вселенной на всём её протяжении.
В рамках космологической модели Timescape или «Временного ландшафта» Уилтшира внутренние часики Вселенной тикают медленнее возле гравитационных ям (скоплений материи) и быстрее в пустотах. Всё как завещал Альберт Эйнштейн в специальной теории относительности.
На смену простой модели расширяющейся Вселенной приходит более сложная концепция, получившая название "Timescape" (временной ландшафт).
Согласно этой теории, пространство-время не расширяется однородно, как воздушный шарик, а имеет сложную структуру с областями разной плотности. Представьте себе не равномерно растягивающийся шарик, а скорее бурлящий океан, где одни области сжимаются, а другие расширяются.
Ключевая идея новой теории заключается в том, что гравитация работает по-разному в разных областях космоса. В местах скопления галактик пространство-время ведёт себя иначе, чем в космических пустотах. И именно это различие создаёт иллюзию всеобщего расширения.
В недавно проведённом исследовании авторы использовали данные Pantheon+, включающие наблюдения за сверхновыми типа Ia, для проверки своей гипотезы. Результаты показали, что эти данные лучше соотносятся с моделью Timescape, нежели со стандартной космологической моделью. Однако исследователи подчёркивают, что эти результаты не могут рассматриваться как окончательные и требуют дополнительных подтверждений.
Как это меняет наше понимание Вселенной?
Теперь давайте посмотрим, какие практические последствия это открытие может иметь для науки и нашего понимания космоса.
Прежде всего, новая теория "timescape" предлагает радикально иной взгляд на природу так называемой тёмной энергии. Оказывается, нам, возможно, вообще не нужна эта загадочная субстанция для объяснения наблюдаемых явлений. Всё дело в том, как по-разному ведёт себя пространство-время в разных областях Вселенной.
Практические следствия новой теории
Самое интересное начинается, когда мы задумываемся о практических следствиях новой теории. Вот несколько ключевых моментов:
1. Пересмотр фундаментальных констант
- Постоянная Хаббла теряет статус универсальной константы
- Гравитационная постоянная может зависеть от локальной плотности материи
- Скорость света остается постоянной, но её измерение усложняется
- Космологическая постоянная становится излишней
2. Изменение представлений о времени
- Время течет с разной скоростью в разных областях Вселенной
- Возраст различных космических объектов требует пересчета
- Синхронизация времени на космических расстояниях усложняется
- Появляются новые эффекты в гравитационно-временных измерениях
3. Возраст Вселенной может оказаться совсем другим. Если расширение неоднородно, то и наши расчёты возраста космоса придётся пересмотреть. Представьте, что вы измеряете скорость движения по пробке в час пик - в разных местах она будет сильно отличаться, и средняя скорость не даст точной картины.
4. Судьба Вселенной тоже может быть иной. Раньше считалось, что космос либо будет расширяться вечно, либо когда-нибудь начнёт сжиматься. Теперь появляется третий вариант: постоянное динамическое равновесие между разными областями.
5. Гравитационные волны могут распространяться иначе, чем мы думали. Это особенно важно для проектов вроде LIGO, изучающих гравитационные волны от слияния чёрных дыр.
Математическое обоснование
Теория Timescape базируется на сложном математическом аппарате, включающем:
1. Новый подход к усреднению уравнений Эйнштейна
- Учет неоднородностей в тензоре энергии-импульса
- Введение новых граничных условий для войдов
- Модификация уравнений для гравитационного потенциала
- Разработка новых методов численного моделирования
2. Статистический анализ космологических данных
- Применение байесовской статистики к данным сверхновых
- Разработка новых методов обработки наблюдений
- Учет систематических ошибок различной природы
- Создание новых алгоритмов анализа больших данных
Что дальше?
Научное сообщество сейчас находится в интересном положении. С одной стороны, новая теория лучше объясняет наблюдаемые данные. С другой стороны, она требует серьёзного пересмотра многих устоявшихся представлений. Это напоминает ситуацию, когда теория относительности Эйнштейна пришла на смену классической механике Ньютона.
Следующие шаги исследователей включают:
- Проверку теории на новых данных, особенно с помощью телескопа James Webb
- Разработку более точных математических моделей
- Поиск способов экспериментальной проверки предсказаний теории
- Изучение возможных технологических применений новых знаний
Технологические перспективы
Теория Timescape может привести к развитию новых технологий:
1. Космическая навигация
- Создание более точных навигационных систем
- Учет неоднородности пространства-времени при межзвездных полетах
- Разработка новых методов определения положения
- Создание карт гравитационных потенциалов
2. Новые источники энергии
- Изучение возможности использования гравитационных градиентов
- Разработка новых принципов движения в космосе
- Исследование энергетических эффектов в неоднородном пространстве
- Создание более эффективных космических двигателей
Заключение
История науки показывает: каждый раз, когда мы думаем, что уже всё поняли о Вселенной, она преподносит нам новые сюрпризы. Новая теория "Timescape" может стать началом очередной революции в физике, сравнимой по масштабу с квантовой механикой или теорией относительности.
Комментарии
Почему мы думали, что Вселенная расширяется?
Потому, что ее высказали пиндосы, а теперь носятся с этим как с писанной торбой. Хотя множество астрономов эту теорию считают ошибочной.
Вы про Весто Мелвина Слайфера?
Нет! Александер Фридман в 1922, Петроград.
У пиндосов есть свой - Хаббл. Ранее Хаггинс с использованием красного смещения у Сириуса и т.д. Большой взрыв, .....хотя уже обнаружены галлактики появившиеся как бы задолго до "взрыва".
Все эти евреи запудрили мозги всему миру.
Эти ребята никогда не упускают возможности прославить своего и держатся за главество зубами.
Так распудривают тоже евреи.
Потому что бесконечная или самозамкнутая вечная вселенная даст нам не звёздное небо, а сплошной световой фон, например. Вы сами догадаетесь, почему?
Птамушта, патамушта ... никто не знает свойств и законов пространства. У человеческой глупости сильнее только самомнение.
Потому что ваша теория пердполагает однородное распределение практически не гравитирующей материи, излучающей фотоны, что в реальности гравитационного взаимодействия совершенно не так. Фотоны, гравитационно взаимодействуя с материей могут отклоняться, образуя пучки и пелены, котороые "проходят" на отдалении от нас. Также, взаимодействуя с атоматми и ионами межэвездной среды, фотоны поглощаются и испускаются. Нет никаких запретов на поглощение одного фотона испукание двух, особенно в сильном магнитном поле. так же есть и двухфотонные взаимодействия. В результате имеем максвеллизацию энергии фотонов до ~3-х К.
"поглощение одного фотона испускание двух"
radiative cascade emission - источник запутанных фотонов, ведущих себя как одно целое...
Запутанность вселенной еще никто толком не изучал...
Сплошной фон и есть - на длине волны 6 см
Не даст, об этом очень доходчиво написано у Чандрасекара в "Стохастических проблемах физики и астрономии"
астрономы? ))) так то астрономов нет, есть конечно "астрономы-любители" (например я в их числе)))), а вот астрономов нет,уже давно, есть астрофизики и их многочисленные подвиды)))) И например мне, понравилась теория представленая в предпоследнем выпуске интернет-журнала "Звездочет", который на "Астрономической картине дня" выходит, в котором описывается как черные дыры могут переходить из одного коллапсирующего состояния Вселенной в следующее (на о сновании гравитационных волн и разброса Хабловской константы), и что мы, вместе с нашей Вселенной сейчас можем находится в такой "черной дыре"....как теория вполне неплохо, описывает определенные "кривые" моменты современной космологии,и не претендует на истину в последней инстанции, возможно автор ошибается))..
Поинтересуйтесь темой "Космические течения", обработка направлений двмжения "видимых" галлактик в 3D модели Вселенной, впечатлит. Данные дают десятки астрономов и астрофизиков. Черные дыры и темные материи и энергии покажутся анекдотами.
А можно немного подробнее? Больно любопытно! Поиск сильно усложняет одноименный роман Айзека Азимова.
После отключения Ютуба 3D модель Вселенной не включается. Космические потоки.
Похоже нужно искать более фундаментальные сути, которые едины для любой точки пространства и от них отталкиваться.
Это аналогично ,например для растений на земле, все растут по разному из-за многих факторов, в том числе осмотического давления на верхушке растения, а давление возникает от солнечного света и других условий порядка 11ти, т е. Порядка 12ти условий для всех растений есть.
Нетъ. Нужно искать методы экспериментального подтверждения. Не 11 и не 12 а хотя бы простейшее, для начала единственное-)
Спасибо!
Читал где-то с месяц назад. Математические идеи, заложенные в модели, мне, понятно, абсолютно недоступны.
Но если я правильно уловил суть, без понимания того, что такое «время», все эти модели будут не более чем дорогостоящими умствованиями.
Мысль о том, что время течёт быстрее в местах скопления материи считаю в некотором смысле прорывной.
P.S. Полагаю время скорее философской категорией, нежели физической.
P.P.S. Увъ. Abra обещал статьями разразиться, о природе времени.
Только не быстрей, а медленней, из-за гравитации) Если кто помнит "Интерстеллар", там этот момент обыгран)
Время это характеристика изменений в системе. Допустим, у нас есть некое эталонное изменение, выраженное в планковских величинах, которое в разных областях пространства-времени происходит сравнительно по-разному и тогда мы скажем, что в этих разных областях время идёт по-разному, где-то "быстрей", где-то "медленней". Поскольку гравитация влияет на эти изменения, она влияет на "время", постольку в модели предлагается учитывать это влияние, если я правильно понял.
Дэ?
А если нет материи и излучения, зачем тогда «времени» течь быстрее?
Возьмём объём в районе Великой Пустоты.
Где ни молекулы, ни атома, ни энергетиночки малой. И гравитация (а это что такое, кстати???) слаба.
Чему там меняться?
P.S. Как по мне, толковые люди-физики должны уметь формулировать свои теории вот так, простыми словами. Формулы — они лишь выражают некие количественные меры взаимодействия, но никак не суть дела.
Время это характеристика изменений и к характеристике не может быть вопроса "зачем", а если изменений нет, то их характеристики отсутствуют и никакого "времени" просто не существует. Если вы умозрительно представите полностью статичную систему, в которой не происходит абсолютно никаких изменений, то станет очевидным, что само понятие времени теряет в ней какой-либо смысл.
Ну, в моём мифически-гипотетическом кусочке «ничто» ничего и нет, да.
Кроме гравитации (а что это такое, кстати?)
Будет ли при этом существовать «время»?
И следует ли понимать, что в далёких глубинах очень одинокого и пустого космоса есть зоны, где этого «времени» нет совсем?
Не, эту (время как характеристика изменений) концепцию я, конечно знаю. Но постоянно придумываю всякие благоглупости, которые ей, концепцией, трудно объяснить.
Например, есть ли тогда у «времени» некая внутренняя мера, подобная напряжённости у поля?
А время едино или локально? Одно ли оно для Вселенной как структуры и для мелкого трилобита ордовикского моря Земли?
Ну, поскольку не мы создали вселенную, в которой существуем, постольку вопросов о ней у нас больше, чем ответов) Например, как связаны изменения на квантовом уровне с изменениями на макроуровне)
В соответствии со знакомой нам логикой, мы даже этого не можем утверждать.
Может, именно мы её и создали, своим появлением. Антропный (сильный) принцип, все дела…
В смысле, не мы с вами лично, но наши потомки, обнаружившие, что гильбертово пространство — не пустой звук, и овладевшие оным, решили решить извечную проблему яйца и курицы в пользу яйца.
Грубо говоря, обнаружив, что Вселенная родилась из Ничего, взяли да подправили это дело, сгрузив немного энергии в Начало Времён.
P.S. Если серьёзно, полагаю, что философия имеет полное право работать с этими концепциями на «качественном» уровне.
Как нету. Там есть микроколебания поля. Поле оно везде, и атомы и электроны это тоже колебания.
Поля?
Ок. Поля «чего»?
Гравитации? Стало быть, вы постулируете, что гравитация имеет полевой генезис?
Т.е. у него есть напряжённость, поток и иные атрибуты, хорошо известные по иным полевым структурам. Так?
Философия -- это квинтэссенция религиозного мракобесия. В основе любой философии лежит антропологический принцип, который сам по себе свидетельствует.
может наоборот? религия помоложе будет
Никак не соглашусь.
Уж как раз-то философия максимально удалена от антропологии.
В отличие от логики, этики, морали и всего иного антропного.
Мнение, настолько же поверхностное, насколько и безграмотное.
Философия это место рождения любой науки. Она обкатывает предмет размышления ровно до той поры, пока он не станет пригоден к формализации - и, собственно, отсюда и составит объект научного подхода.
Или не станет.
Здесь кстати основная причина множественных неудач формализации как предмета так и методов самой философии. В том числе и глупости про ближнее родство с религиями.
А чо непонятного то. Время это процесс изменения чего нибудь, в смысле время есть если чето меняется. Не меняется - нету времени, в той точке.
Чем выше гравитация тем медленней это самое чего нибудь меняется. Колебаниям сложнее колебаться, а материя эт поле, эти самые колебания и есть.
вселенная неоднородна по плотности и существуют более плотные области в которых время течет медленнее (процессы изменения происходят медленнее) и менее плотные в которых изменения происходят быстрее.
Все.
Смысл статьи как я поняла, что свет от далёкой звёзды проходит через эти разные по плотности области и это вызывает всякие там смещения спектра. А раньше думали что смещения спектра происходят потому что источник света удаляется (эффект Допплера).
Непонятного много.
Вот вы говорите, что чем плотнее материя, тем время медленнее.
Как по мне — строго наоборот.
Возьмите абсолют: кусок аьсолютной пустоты в далёком космосе. Где из нам известного может (но это не точно) быть лишь гравитация (кстати, а что что такое? Поле? Энергия?).
И нет ни молекулки, ни атомчика, ни фотнчика.
Чему там меняться? Там «время» стоит. Так?
Как только появится наблюдатель сразу все зашевелится ;)
Во-отъ!
Наблюдатель!
Какая интересная вырисовывается концепция, где без наблюдателя тишь да гладь, и «время» не идёт!
У наблюдателя в том смысле каком мы его привыкли представлять идёт свое время. Секундомер он грубо говоря в кулаке сжимает. А у наблюдаемого объекта - свое. В нем нечто меняется. И вот наблюдатель смотрит на свой секундомер, а в нем пружинка расправляется и стрелочка двигается - прошла одна секунда. А за то время пока он на секундомер смотрел, в объекте некоторые процессы произошли. Которые наблюдатель как то зарегистрировал.
И вот если наблюдатель и объект примерно рядом "времена" внутри секундомера и объекта совпадают. А если наблюдатель на диване сидит а объект от него за тыщу световых лет и он вообще черная дыра - времена могут и не совпасть. Таращится наблюдатель на секундомер, а внутре черной дыры ничего не поменялось.
То ли дело когда наш наблюдатель не на диване, а рядом с черной дырой,падает в нее будучи затянут. Тогда с его точки зрения падение длится одну секунду (допустим). А со стороны второго наблюдателя на диване, первый, растянутый, бесконечно долго падает а точнее висит в воздухе.
Без наблюдателя конечно тоже все меняется, вот только отметить и само изменение и гм определить скорость изменения мы можем только введя наблюдателя. А от его позиции (на диване в тыще световых лет или прям рядом) будет зависеть оценка скорости изменений то есть "время"
Извините, но вы как-то очень серьёзно и здорово разбираетесь в вопросе.
В отличие от меня.
Так что придётся и мне посерьёзнее теорией заняться.
Вот вы тут ещё и об эффекте Казимира упомянули, но не о сопутстаующем (вроде бы) эффекте Шарнхорста, пусть и теоретическом (пока).
Что нас (ну, меня) наводит на мысль, что никакого «всеобщего» времени и нет.
Если изменения есть, есть и время, потому что время это конструкт для того чтоб регистрировать изменения. Это не "река", это просто способ понять что нечто меняется. "Всеобщее" оно лишь потому что меняется все, оно менялось и в прошлом и в будущем (по крайней мере мы из этого исходим). А вот регистрируемая скорость изменения зависит от позиции наблюдателя. А фактическая скорость изменения от гравитации.
Да, это похоже на очень логичную конструкцию.
Ну, в рамках наших
невеликихзнаний.А придумывать сущности никто и не запрещает.
Может, Вселенная вообще бесконечномерна, а мы некой высшей волей отправлены пока в первическое трёхмерное декартово пространство. Для ознакомления.
А если изменения обратимы? Т.е. если все родилось, двинулось вперед, потом назад, то что со временем произошло?
Ну они принципиально не будут обратимыми в нужном смысле.
Как вы сложную систему вернёте в то состояние в каком она была. Причем даже если вы каким то образом сохраните всю информацию исчерпывающе описывающую то самое состояние, и умудритесь воспроизвести его - это же будет повтор.
Ну, нет такого "кусок абсолютной пустоты". Есть так называемый "эффект Казимира", если в вакууме поставить две параллельные пластины на расстоянии фотона друг от друга, они начнут притягиваться друг к другу чуть больше чем положено по закону всемирного тяготения. И между пластинами и за ними вакуум типа кипит постоянно возникающими частицами и квантами. Между пластинами могут возникать только такие кванты у которых в это расстояние укладывается целое число волн. А вот за пластинами могут любые кванты возникать. Соответственно наши пластины испытывают квантовое давление и притягиваются к друг другу чуть побольше
Вакуум это типа первичная ткань.
А вы сам, состоящий из молекул, которые состоят из атомов тоже на 99 процентов состоите из пустоты - потому что атом это в основном пустота ... Такие дела.
Это да, вакуум штука интереснейшая.
Но это уже куда выше уровня моего понимания, где без физико-математического аппарата делать нечего.
Но с чего бы вакууму порождать частицы-античастицы?..
И да, неиссякаемая «энергия вакуума»…
Да это как водоем. Некая среда. В ней есть энергия - то есть вот эта самая способность среды колебаться. Если колебания достаточно велики, получаются частицы, из частиц складываются атомы, ведь колебания типа ещё и друг на друга воздействуют и группируются рядышком. От конкретного колебания во все стороны расходится волна, вот эти волны определенной длины и можно засечь между пластинами в эффекте Казимира.
Что стало первопричиной, откуда все эти колебания появились в водоеме непонятно. Может на этот супчик какое нибудь ещё измерение повлияло.
Большое вам спасибо.
Вы как-то смогли очень простыми словами заставить меня посмотреть на тему под совсем иным углом.
Это надо серьёзно обдумать теперь.
Эта идея настораживает. Разное течение времени в разных местах создаёт предпосылки для нарушения причинно-следственных связей. Допустим, имеются две области разной плотности. Откуда-то из какой-то третей области летит частица (фотон, или ещё какая-то) по траектории, которая пронизывает обе наши области с разными плоскостями. Сначала частица попадает в область, где время течёт медленнее, преодолевает её, и вскоре достигает области, в которой время течёт быстрее. Легко вообразить, что частица может попасть во вторую область тогда, когда она ещё не вышла из первой, что невозможно по определению. К тому же, между областями с разным течением времени должны возникать турбулентности времени, временнЫе завихрения. Вы можете себе представить что такое временное завихрение? Режиссёры, снимающие фильмы про временнЫе аномалии, это сделают легко, а у меня представить такое не получается
Так про то и речь.
Если время локально, да ещё и зависит он наличия/отсутствия наблюдателя (см. выше), получается нечто непонятное.
Похожее на возможность «путешествий» во времени?
Как в физике базовым ограничителем для многих несбыточных мечт (вроде вечного двигателя) является закон сохранения энергии, так в науке о времени должен быть базовый ограничитель - причинно-следственная связь. Которая делает принципиально невозможным путешествие во времени, потому что в таком путешествии может возникнуть ситуация, что следствие какого-нибудь события наступит раньше, чем его причина
Очень логично на стадии, когда, собственно, ещё не слишком понятно, что такое это самое «время».
С другой стороны, крепко сбитая наука логика предупреждает, что «после того» — вовсе не означает «вследствие того».
А теории Хендрика Казимира, подтверждённые экспериментами (!) как бы нашёптывают нам, что не так-то всё и просто с причинно-следственными связями. Ибо эффект Шарнхорста с непонятными последствиями. Да и как себя ведёт это самое время внутри и вне пластин Казимира, например…
Страницы