разное

Мы не видим Солнце, мы видим то место в нашем небе, где оно было 8 минут назад.
На самом деле, Солнце уже 8 минут назад скрылось за горизонтом, но мы все еще видим его закат.
На самом деле мы видим не луну, а то место ночного неба, где она была 2 секунды назад.
На самом деле многих звезд уже не существует. Придется смириться с тем, что многие из них уже давно погасли, а мы, видим лишь то, чем они когда-то были. Их свет...
Глядя в небо, мы всегда видим прошлое. Мы видим призраков вселенной...
Когда наше Солнце погаснет, мы узнаем об этом только через 8 минут. Если это будет ночью и при полной луне, то мы узнаем об этом только через 8 минут и 4 секунды.
Солнца не станет, но я успею выкурить целую сигарету, прежде чем пойму это.
Затем, мир погрузится в вечный полумрак давно погасших звезд. Нас и нашу планету будет освещать только то, чего уже давно нет.
Но еще долгие миллиарды лет, наше Солнце будет звездой в чьем-то небе. В чьем-то небе, но уже не в нашем...

Мы привыкли к трем измерениям нашей Вселенной — в длину, в ширину и в глубину. Мы можем представить, как выглядели бы в усеченных измерениях — на плоскости в 2D или вдоль линии в 1D — но представить, как выглядели бы вещи при большем числе измерений, довольно трудно (если вообще возможно). Мы просто не можем представить, как что-то движется в направлении, которое как бы не входит в наше понятие о пространстве. Нашей Вселенной присуще четвертое измерение (время), но она также обладает лишь тремя пространственными. Внимание, вопрос:

Каково было бы людям, если бы число измерений в нашем мире менялось, как времена года? Допустим, полгода мы жили бы в трех измерениях, а другие полгода — в четырех.

Представьте, если можете, что имеете возможность двигаться в дополнительном направлении, помимо вверх-вниз, север-юг, запад-восток. Представьте для начала, что вы единственный в мире, кто так может.

Для кого-то в трехмерном мире вы могли бы делать невероятные вещи, которые — во многом — сделали бы вас богоподобным:

вы могли бы телепортироваться из одного места в другое, исчезая в одном месте и появляясь где-нибудь еще;
вы могли бы переставлять или удалять чужие внутренние органы, осуществляя хирургию без необходимости вскрывать кому-то тело;
вы могли бы просто убрать кого-то из трехмерной Вселенной, в которой он живет, поместив его через некоторое время в другое место по вашему желанию.

Как это возможно? Представьте, что вы — трехмерное существо — взаимодействуете с двумерной вселенной, как с набором для аппликации на листе бумаги.

С точки зрения нашего дополнительного пространственного измерения мы могли бы попасть внутрь двумерного существа и двигать его внутренности, не разрезая его. Мы могли бы перевернуть его, поменять местами лево и право. Могли бы «забрать» его из его вселенной и поместить куда-то еще.

И если бы мы сами, трехмерные существа, решили попасть бы в их двумерную вселенную, мы выглядели бы странно, поскольку местные жители могли бы видеть лишь двумерные нарезки в отдельно взятый момент.

Сначала мы бы появились бы в виде двух отпечатков ног, потом переросли бы в два круга, по мере нашего «снижения» через их вселенную, круги росли бы, пока не соединились в овал, затем рядом с ними бы появились другие кружочки (пальцы), переросли бы в два больших круга (кисти, руки), вместе с овалом, потом все слилось бы в одну большую часть наших плеч, затем сузилось бы, выросло и растворилось в наших шеях и головах.

К счастью, в нашей Вселенной не проживают четырехмерные существа, поскольку они казались бы нам игнорирующими физические законы божественными существами. Но что, если мы окажемся не самыми многомерными созданиями во Вселенной, а у самой Вселенной будет больше измерений, чем сейчас? Стоит отметить, что это вполне возможно; доказано, что в прошлом у Вселенной могло быть больше измерений.

В контексте общей теории относительности весьма просто выстроить пространственно-временные рамки, в которых число «больших» (то есть макроскопических) измерений изменялось бы со временем. Вы не только могли располагать большим числом измерений в прошлом, но и в будущем вам вполне может выпасть такой шанс; вы вообще могли бы построить пространство-время, в котором это число будет колебаться, изменяясь в большую и меньшую сторону со временем, снова и снова.

Для начала все круто: у нас может быть Вселенная с четвертым — дополнительным — пространственным измерением.

Итак, это круто, но как это будет выглядеть? Обычно мы не думаем о таком, но четыре фундаментальных взаимодействия — гравитация, электромагнетизм и два ядерных взаимодействия — обладают такими свойствами и силами, поскольку существуют при тех измерениях, которыми располагает наша Вселенная. Если бы мы уменьшили или увеличили число измерений, мы бы изменили то, как, например, распространяются линии силового поля.

Если бы это затронуло электромагнетизм или ядерные силы, случилась бы катастрофа.

Представьте, что вы смотрите на атом или внутри атома смотрите на атомное ядро. Ядра и атомы являются строительными кирпичиками всей материи, из которой состоит наш мир, и измеряются мельчайшими расстояниями: ангстрем для атомов (10^-10 метра), фемтометры для ядер (10^-15 метра). Если бы вы позволили этим силам «утекать» в другое пространственное измерение, что они могли бы осуществить только если это измерение достигнет достаточно больших размеров, изменились бы законы взаимодействий, управляющие работой этих сил.

В целом эти силы будут иметь больше «пространства» для разбегания, а значит будут быстрее становиться слабее на дистанции, если будет больше измерений. Для ядер это изменение будет не таким уж плохим: размеры ядер будут больше, некоторые ядра изменят свою стабильность, станут радиоактивными или, напротив, от радиоактивности избавятся. Это ладно. Но с электромагнетизмом будет сложнее.

Представьте, что случилось бы, если бы вдруг силы, связывающие электроны с ядрами, стали слабее. Если бы произошло изменение силы этого взаимодействия. Вы не думаете об этом, но на молекулярном уровне единственное, что вас удерживает, это относительно слабые связи между электронами и ядрами. Если вы измените эту силу, вы измените конфигурации всего остального. Ферменты денатурируют, белки изменят форму, лиганды разойдутся; ДНК не будет кодироваться в молекулах, в которых должна.

Другими словами, если электромагнитная сила изменится, поскольку начнет распространяться в крупное четвертое пространственное измерение, которое достигнет размеров ангстрема, тела людей моментально развалятся, и мы умрем.

Но не все потеряно. Есть много моделей — в основном разработанных в рамках теории струн — где эти силы, электромагнитные и ядерные, ограничены тремя измерениями. Только гравитация может проходить через четвертое измерение. Для нас это означает, что если четвертое измерение будет расти в размере (и, следовательно, в последствиях), гравитация будет «кровоточить» в дополнительное измерение. Следовательно, объекты будут испытывать меньшее притяжение, чем то, к которому привыкли мы.

Все это приведет к проявлению «странного» поведения у разных вещей.

Астероиды, например, — которые сцепились вместе — разлетятся, поскольку их гравитации окажется недостаточно, чтобы удержать камни вместе. Кометы, приближаясь к Солнцу, будут испаряться быстрее и демонстрировать еще более красивые хвосты. Если четвертое измерение вырастет достаточно большим, на Земле сильно уменьшатся гравитационные силы, в результате чего наша планета вырастет больше, особенно вдоль экватора.

Люди, живущие вблизи полюсов, почувствуют себя словно в среде с уменьшенной гравитацией, а люди на экваторе окажутся в опасности улететь в космос. На макроуровне знаменитый закон тяготения Ньютона — закон обратных квадратов — внезапно станет законом обратного куба, сильно уменьшая силу тяжести с расстоянием.

Если измерение достигнет размеров дистанции от Земли до Солнца, все в Солнечной системе окажется развязанным. Даже если это будет длиться всего пару дней в году — и если гравитация будет в норме каждые три месяца — наша Солнечная система полностью развалится всего за сто лет.

На Земле настали бы времена, когда мы не только получили бы возможность передвигаться «дополнительным» путем через пространстве, когда обзавелись бы не только дополнительным «направлением», помимо вверх-вниз, влево-право и вперед-назад, но и когда свойства гравитации изменились бы в худшую сторону. Мы прыгали бы выше и дальше, но последствия для ныне стабильной Вселенной были бы апокалиптическими.

Поэтому мечтать о появлении четвертого измерения точно не стоит. Впрочем, есть и позитивная нотка. Нам не пришлось бы беспокоиться о глобальном потеплении, поскольку увеличение расстояния до Солнца сильно охладило бы наш мир, быстрее, чем нарастающий атмосферный углекислый газ его нагревает.

По материалам: hi-news

В мoмент рождения нашей Вселенной не существовало ни галактик, звёзд или планет, ни жизни и цивилизации - тoлько однородный расширяющийся огненный шар, заполняющий всё пространство. Пepeход от Хаоса Большого Взрыва к Космосу, который мы начинаем познавать, - это самая невероятная трансформация мaтерии и энергии, какую только нам посчастливилось наблюдать. И пoка где-нибудь не отыщется более разумных существ, именно мы будем самым эффектным результатом этой трансформации - далёкими потoмками Большого Взрыва, чьё предназначение - познавать и преображать тот самый Космос, что вызвал нас к жизни.

- Карл Саган

Если человечество хочет когда-нибудь понять космос, ученые должны согласовать основные компоненты реальности. Клиффорд Джонсон, профессор физики и астрономии в USC Dornsife, объяснил, как Вселенная может вмещать дополнительные, скрытые измерения. Четырехмерная Вселенная, известная людям, представлена тремя пространственными и одним временным измерением, но на самом деле их может быть гораздо больше — просто они слишком малы, чтобы их обнаружить.

Джонсон, который описывает свое исследование как попытку понять основную ткань природы, является известным специалистом в теории струн, одной из немногих теорий (впрочем, состоящей из множества подтеорий), которые близки к единой «теории всего», объясняющей все во Вселенной — всю реальность.

Если он и его коллеги правы, струны могут быть основными единицами бытия. Каждая частица силы или материи может сводиться к простой, одномерной, вибрирующей струне.

На протяжении большей части истории человеческий взгляд на Вселенную и на то, как она работает, обращался к крупномасштабным явлениям — планетарному движению, свойствам видимого свет и эффектам магнитных полей, например. На рубеже 20 века, когда физики начали изучать микроскопическую вселенную атомов и их составляющих, они обнаружили, что субатомный мир управляется совершенно другим набором правил. Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Нильс Бор и множество творческих ученых начали изучать это царство при помощи математики и прямых экспериментов.

По мере работы ученых в течение следующих нескольких десятилетий, они обнаружили, что есть два разных класса фундаментальных частиц, фермионы и бозоны. Первые являются основными составляющими материи, тогда как последние переносят взаимодействия частиц материи.

Проще говоря, разные типы бозонов передают силы между различными видами фермионов. Фотоны, к примеру, передают электромагнитную силу между заряженными фермионами вроде электронов.

«Этот большой прорыв — что есть частицы, которые могут связывать силы или взаимодействия — и был прекрасным проявлением квантовой физики, которую поняли к середине прошлого века», — говорит Джонсон.

Эта квантовая система прекрасно работает в отношении трех из четырех известных сил природы — сильного ядерного взаимодействия, которое удерживает вместе частицы в ядрах атомов; слабого ядерного взаимодействия, которое приводит к радиоактивному распаду этих ядер; и электромагнетизма.

Другими словами, эти субатомные силы соответствуют единой и унифицированной теории квантовой физики. Единственная сила, которая сопротивляется общим квантовым правилам — и, следовательно, мешает созданию единой теории всего, — это гравитация.

Эйнштейн прекрасно описал гравитацию как искривление в ткани пространства-времени. Его революционная общая теория относительности — которой исполнилось сто лет в ноябре 2015 года — похоже, работает на всех крупных масштабах (на уровне планет, звезд и галактик) и низких энергиях. Ломается она лишь в крошечных высокоэнергетических пространствах, где выступают бозоны и фермионы.

Иными словами, квантовая физика прекрасно работает там, где не работает гравитация, а относительность работает в крупных системах — намного больше субатомных масштабов — где квантовые эффекты неизмеримо малы.

«Мы считаем неизбежным существование чего-то вроде гравитона, если квантовать гравитацию, и мы бы удивились, если бы гравитация не была квантово-механической, — говорит Джонсон. — Тот факт, что мы пока в этом не преуспели, это наша проблема, а не природы».

В конце 1960-х – начале 70-х годов физики по-другому взглянули на бозоны и фермионы в ядрах атомов. Они обнаружили, что участвующие в этом процессе частицы могут быть описаны как невероятно малые, одномерные, вибрирующие струны.

Теория струн быстро привлекла внимание, но также быстро ушла из поля зрения, когда возникли другие модели взаимодействия частиц. Взлеты и падения интереса продолжались некоторое время.

«Эту теорию принимали и отвергали в течение нескольких лет, — объясняет Николас Уорнер, профессор физики, астрономии и математики. — Впервые ее изобрели как теорию сильного взаимодействия, но в таком виде она провалилась. В 80-х ее воскресили как теорию квантовой гравитации, и вроде бы получилось».

На самом деле, на ранней стадии сделали одно важное наблюдение — эти вибрирующие струны могли описать ожидаемые свойства гравитонов.

«Самое классное в теории струн то, что это единственная теория, которая примиряет квантовую механику и общую теорию относительности, — говорит Уорнер, использующий теорию струн, чтобы понять квантовую физику черных дыр, самый гравитационно мощный феномен во всей Вселенной. — Она словно расширяет все, что мы могли рассчитать до текущего момента».

Но у этих расчетов есть одно но. Вселенная должна вмещать дополнительные измерения.

К счастью, дополнительные измерения — не проблема. Вселенная может содержать бесчисленные измерения, которые слишком малы, чтобы их засечь. Но поскольку струны тоже невероятно малы и одномерны, они могут вибрировать в любом из этих измерений. Это важно, поскольку хотя теория струн хорошо описывает наблюдаемые частицы — и даже гравитоны — она преуспевает лишь в том случае, если струны вибрируют в 10 измерениях как минимум.

«Когда вы начинаете работать с математикой, струны возвращаются и говорят вам, что математика не будет работать, если вы не обеспечите им свободу вибрации в других измерениях», — говорит Джонсон. И добавляет: — Когда вы позволяете струнам становиться многомерными, диапазон ваших возможностей существенно увеличивается, и появляется возможность включить все, что вы наблюдаете, в струнную теорию».

Теория струн.

«Теоретики струн пытаются сказать, что есть один базовый тип частиц, и все зависит от разных вибрирующих состояний струны, — объясняет Уорнер. — Гравитон — это одна флуктуация или вибрация струны, фотона — другая… и так далее».

В конце концов, все может быть сведено к простейшим вещам — к струнам. Если бы не еще одно но. Хотя теория струн потенциально может объяснить все известные частицы материи и силы, ее еще предстоит проверить.

«Всегда остается возможность того, что эта база не полная или же просто неправильная, — говорит Джонсон. — Нам нужен способ получения измеримых прогнозов из теории, чтобы мы могли пойти и проверить — ключевой шаг в любой научной деятельности».

Струны, однако, скорее всего, слишком малы, чтобы их можно было увидеть непосредственно с помощью хоть какого-нибудь эксперимента в обозримом будущем. Поэтому ученые должны искать косвенные признаки струн, а теория струн до сих пор не настолько хорошо разработана, чтобы предсказать, какими могли бы стать эти признаки.

Но надежда есть. Теория струн может получить косвенную проверку, если применить ее к самому распространенному материалу во Вселенной. Наблюдения показывают, что темная материя и темная энергия составляют более 95% Вселенной. Ученые установили, что это незнакомые нам формы вещества и энергии, но их точная природа остается неизвестной. Возможно, они прячут ключи, подтверждающие правдивость теории струн, считает Джонсон.

«Все это удивительно — и унизительно. Существуют формы материи, которые естественным образом вписываются в теорию струн и которые могут быть кандидатами на темную материю, — говорит он. — Люди надеются, что они могут стать ключом, соединяющим теорию и природу».

По материалам: hi-news

Однажды в будущем океаны Земли вскипят, уничтожая всю жизнь на поверхности планеты, и сделают ее совершенно непригодной для жизни. Это глобальное потепление в некотором смысле неотвратимо: постепенное потепление, которое испытывает Солнце, происходит за счет постепенного выгорания топлива внутри светила. Однако есть способ сохранить Землю обитаемой, если мы разработаем долгосрочное решение: миграция всей Земли. Возможно ли это?

Нам нужно выяснить, насколько жарко станет и насколько быстро это произойдет, чтобы передвинуть Землю в темпе.

Способ, которым любая звезда получает свою энергию, заключается в сплавлении более легких элементов в более тяжелые в ядре. Наше Солнце, в частности, синтезирует гелий из водорода в регионах, где температура ядра превышает 4 000 000 градусов. Чем горячее, тем быстрее скорость синтеза; в самом сердце ядра температура достигает 15 000 000 градусов. Эта скорость почти всегда постоянная. За долгое время процентное соотношение водорода к гелию меняется, и внутренняя часть нагревается чуть сильнее за миллиарды лет. И когда происходит разогрев, мы наблюдаем следующее:

• светимость увеличивается — больше энергии излучается со временем
• светило слегка увеличивается в размерах, радиус увеличивается на несколько процентов за каждый миллиард лет
• его температура остается почти всегда постоянной, меняясь менее чем на 1% за миллиард лет.

Все это сводится к одному неудобному факту: количество энергии, которая достигает Земли, медленно растет со временем. За каждые 110 миллионов лет солнечная светимость увеличивается примерно на 1%. Это означает, что энергия, достигающая Земли, также увеличивается на 1% примерно за то же время. Когда Земля была на четыре миллиарда лет моложе, наша планета получала 70% от энергии, которую получает сегодня. И через еще один-два миллиарда лет, если мы ничего не сделаем, на Земле образуются существенные проблемы. В какой-то момент температура на поверхности поднимется до 100 градусов по Цельсию. То есть океаны испарятся.

Как нам это смягчить? Есть несколько возможных решений:

• Мы можем установить ряд больших отражателей в точке Лагранжа L1, чтобы не давать части света достигать Земли.
• Мы можем изменить при помощи геоинженерии атмосферу/альбедо нашей планеты, чтобы она отражала больше света и поглощала меньше.
• Мы можем избавить планету от парникового эффекта, убрав молекулы метана и диоксида углерода из атмосферы.
• Мы можем покинуть Землю и сосредоточиться на терраформировании внешних миров вроде Марса.

В теории все может сработать, но потребует колоссальных усилий и поддержки.

Однако решение о миграции Земли на удаленную орбиту может стать окончательным. И хотя нам придется постоянно уводить планету с орбиты, чтобы поддерживать температуру постоянной, на это уйдут сотни миллионов лет. Чтобы компенсировать эффект 1% увеличения светимости Солнца, нужно отвести Землю на 0,5% расстояния от Солнца; чтобы компенсировать увеличение в 20% (то есть за 2 миллиарда лет), нужно отвести Землю на 9,5% дальше. Земля будет уже не в 149 600 000 км от Солнца, а в 164 000 000 км.

На это нужно много энергии! Сдвинуть Землю — все ее шесть септиллионов килограммов (6 х 10^24) — подальше от Солнца — значит существенно изменить наши орбитальные параметры. Если мы отведем планету от Солнца на 164 000 000 км, будут заметны очевидные различия:

• Земля будет совершать оборот вокруг Солнца на 14,6% дольше
• для поддержания стабильной орбиты, наша орбитальная скорость должна упасть с 30 км/с до 28,5 км/с
• если период вращения Земли останется прежним (24 часа), в году будет не 365, а 418 дней
• Солнце будет намного меньше в небе — на 10% — а приливы, вызванные Солнцем, будут слабее на несколько сантиметров

Но для того, чтобы вывести Землю так далеко, нам нужно произвести очень большие энергетические изменения: нам нужно будет изменить гравитационную потенциальную энергию системы Солнце — Земля. Даже принимая во внимание все остальные факторы, включая замедление движения Земли вокруг Солнца, нам придется изменить орбитальную энергию Земли на 4,7 х 10^35 джоулей, что эквивалентно 1,3 х 10^20 тераватт-часов: в 10^15 раз больше ежегодных затрат энергии, которые несет человечество. Можно было бы подумать, что через два миллиарда лет они будут другими, так и есть, но не сильно. Нам понадобится в 500 000 раз больше энергии, чем человечество генерирует сегодня во всем мире, и все это уйдет на передвижение Земли в безопасное место.

Технологии — это не самый сложный вопрос. Сложный вопрос куда более фундаментальный: как мы получим всю эту энергию? В реальности есть только одно место, которое удовлетворит наши потребности: это само Солнце. В настоящее время Земля получает около 1500 Вт энергии на квадратный метр от Солнца. Чтобы получить достаточную мощность для миграции Земли за нужный промежуток времени, нам придется построить массив (в космосе), который соберет 4,7 х 10^35 джоулей энергии, равномерно, за 2 миллиарда лет. Это значит, что нам нужен массив площадью 5 х 10^15 квадратных метров (и 100% эффективностью), что эквивалентно всей площади десяти планет, как наша.

Поэтому чтобы перевезти Землю на безопасную орбиту подальше, понадобится солнечная панель в 5 миллиардов квадратных километров 100-процентной эффективности, вся энергия которой будет уходить на выталкивание Земли на другую орбиту в течение 2 миллиардов лет. Возможно ли это физически? Абсолютно. С современными технологиями? Вообще никак. Возможно ли это практически? С тем, что мы знаем сейчас, почти наверняка нет. Перетащить целую планету сложно по двум причинам: во-первых, из-за силы гравитационного притяжения Солнца и из-за массивности Земли. Но мы имеем именно такое Солнце и такую Землю, а Солнце будет нагреваться вне зависимости от наших деяний. Пока мы не придумаем, как собрать и использовать такое количество энергии, нам будут нужны другие стратегии.

По материалам: hi-news

Игнатьевская пещера (известна также как Игната, Игнатова, Игнатиевская, Дальняя, Серпиевская, Ямазы-Таш) — крупная известняковая пещера на берегу реки Сим (приток реки Белая) в южной части Уральских гор, близ села Серпиевка Челябинской области России.

Впервые сведения о пещере опубликованы в книге П. И. Рычкова «Топография Оренбургская, то есть обстоятельное описание Оренбургской губернии сочиненное коллежским советником и Имперской Академии наук корреспондентом Петром Рычковым» в 1762 году (книга написана в 1755 году). Своё современное название Игнатьевская пещера получила по имени старца Игната, который по легендам жил в пещере в XIX веке.

Памятник природы и культуры мирового значения. Филиал Ильменского заповедника с 1983 года. В 2010 году президент Владимир Путин пообещал рассмотреть вопрос о придании Игнатьевской пещере статуса государственного заповедника.

Игнатьевская пещера известна далеко за пределами России. На её стенах сохранились росписи людей эпохи палеолита. В этот период пещера была облюбована людьми, в ней располагалась стоянка и проводились различные обряды, свидетельства которых были обнаружены археологами и палеонтологами. В пещере в начале прошлого века жил и проповедовал старец Игнатий, он захоронен в одном из её залов. Лаз в этот зал расположен под нависающей скалой. В нём находится нерукотворный образ Божией Матери в виде сталагмита, в очертаниях которого угадывается Богородица с младенцем на руках. Он почитается как икона. Благодаря ему эта пещера стала местом паломничества из различных уголков страны и даже из-за рубежа. В эпоху богоборчества предпринимались серьёзные усилия с тем, чтобы доказать рукотворность необычной формы этого сталагмита, которые не увенчались успехом. По одной из версий, старец Игнатий мог быть внезапно пропавшим императором Александром Первым, оставившим престол и выбравшим для себя иной путь.

В 1980 году здесь был обнаружен рисунок человека с двадцатью восемью красными точками между ног, которые могут обозначать менструальный цикл женщины. В пещере также были найдены микролиты, останки животных и многие другие пещерные рисунки (лошади, мамонты, носороги, культовые символы), а также объекты железного века. Хотя некоторые источники датируют рисунки в пещере эпохой палеолита, проведённый недавно радиоуглеродный анализ пигментов в местах их происхождения, позволяют считать, что они сделаны от 6 до 8 тыс. лет назад.

Многие люди чувствуют себя маленькими, так как они маленькие, а Вселенная большая – но я чувствую себя большим, так как мои атомы пришли из тех звезд. Есть уровень взаимосвязи. Именно этого вы реально хотите в жизни, вы хотите чувствовать себя взаимосвязанным, вы хотите чувствовать себя важным вы хотите чувствовать себя участником происходящих случаев и событий вокруг вас. Именно это и составляет нашу сущность, просто быть живым…

- Нил Деграсс Тайсон

Скорость света является одной из важнейших констант в физике. Впервые оценку скорости света дал датский астроном Олаф Рёмер в 1676 году. Однако ученым, который установил, что именно свет задает верхний предел достижимой скорости в нашей Вселенной, равняющийся почти 300 000 километрам в секунду, был именно Альберт Эйнштейн. И все же, согласно той же теории Эйнштейна, все в этой Вселенной относительно, включая движение. Это, в свою очередь, заставляет задать вполне логичный вопрос: какова же скорость полной противоположности света – тьмы?

Мы далеко не первые, кто задает этот вопрос, однако портал Gizmodo решил глубже в нем разобраться и по этому случаю обратился к одним из самых уважаемых и знаменитых ученых, исследователям, теоретикам, экспертам по черным дырам и квантовой физике. Что интересно, у всех них нет единого мнения на этот счет. Одни считают, что тьма может обладать такой же скоростью, как и свет. Другие считают, что она может быть бесконечно медленнее. Третьи уверены, что все будет зависеть от той точки зрения, с которой вы будете смотреть на этот вопрос.

Джордж Массер.

Редактор журналов Scientific American и Nautilus, автор книг «Жуткое дальнодействие: феномен, переосмысливающий понятия пространства и времени. Значение феномена в теории черных дыр, теории Большого взрыва и Теории всего», а также «Полное руководство по теории струн для идиотов»

«Скорость тьмы? Самый простой ответ – скорость тьмы равна скорости света. «Выключите» Солнце, и наше небо станет темным через восемь минут после этого момента. Но это же скучный ответ! Нет, ну правда! Во-первых, то, что мы привыкли называть «скоростью света» является скоростью распространения, и это не всегда решающий фактор. Тень, падающая на ландшафт, отбрасывается объектами. И особенность этих объектов, а также удаленность от них, будет определять, с какой скоростью она будет падать.

Например, вращающийся прожектор маяка освещает окружение с регулярным интервалом. Однако относительная скорость затемнения окружения возрастает с возрастанием дистанции до самого маяка. Если отойти от маяка достаточно далеко, то тень будет настигать вас быстрее, чем скорость распространения света. То же самое, например, происходит с нейтронными звездами в космосе. Другими словами, в данном случае скорость света будет означать лишь задержку. Даже если маяк будет направлен прямо на вас, вы увидите свет не сразу, а с некоторой задержкой. Однако это никак не повлияет на ход событий, которые вы будете видеть, находясь на своем месте.

Но есть ли вообще такое понятие, как тьма? Точнее, понятие есть, но есть ли сам феномен? Даже если вы «выключите» Солнце, Земля не погрузится в полную беспроглядную тьму. Свет от звезд, туманностей и даже самого Большого взрыва будет освещать ваше небо в данном случае. Сама планета и все, что на ней находится, включая наши тела, тоже излучают свет. И это будет видно в инфракрасном диапазоне. Даже если вы каким-то образом нашли способ «выключить» Солнце, то даже в этом случае оно будет излучать определенный уровень свечения чуть ли не вечно. На ваш век и на многие века вперед хватит точно. То есть пока у нас имеется возможность видеть, мы будем видеть. Ни один оптический датчик не в состоянии определить полную тьму, потому что даже если рядом нет никаких источников света, имеющиеся квантовые флуктуации тоже будут производить очень легкие вспышки света. Или взять хотя бы черные дыры – самые темные из предполагаемых объекты. Даже они способны излучать некоторый процент света, согласно некоторым теориям. В физике, в отличие от сферы межличностных отношений, свет всегда «побеждает» тьму.

Тьма – это не физическая категория, это скорее относительное состояние. Даже не так. Это субъективное восприятие состояния. Фотоны могут отражаться, а могут и не отражаться, клетки сетчатки могут запускать процессы работы памяти, но не могут объяснить субъективное ощущение темноты, так же как и волны не могут быть представлены чем-то большим, чем нашим опытом наблюдения за цветом или звуком. Наш субъективный опыт время от времени изменяется, однако отдельно взятые части этого опыта лежат вне времени. И в этом смысле можно говорить о том, что тьма сама по себе не обладает скоростью.

Что есть скорость в общем понимании? И есть ли она вообще? Она заранее предполагает наличие некоего пространства, в котором ее можно измерить. Однако многие ученые, работающие с квантовой физикой — миром, где привычные понятия обычной физики нередко становятся бесполезными, — считают, что само по себе пространство является одной из производных более фундаментального уровня реальности, где вообще нет таких понятий, как положение, дистанция или та же скорость».

Ави Лоэб.

Профессор астрофизики Гарвардского университета, основатель проекта изучения черных дыр Black Hole Initiative (BHI)

«Притягиваемая к центру черной дыры материя достигает скорости, близкой к скорости света. Все, что попадает в пределы так называемого горизонта событий черных дыр, не имеет возможности вырваться. Даже свет навечно запечатывается внутри горизонта событий. С учетом этого черные дыры можно рассматривать как некие тюрьмы вечной тьмы. Но это не так.

Звезда, подобная Солнцу, может быть «спагеттифицирована» в поток газа, пройди она рядом с массивной черной дырой, как, например, той, что находится в центре нашей галактики Млечный Путь и чья масса равна 6 миллиардам солнечных масс.

Однако при падении в черную дыру материя может создавать между собой трение и нагреваться. Конечным результатом этого трения становится излучение. Если темпы аккреции (процесса приращения массы) будут достаточно велики, то давление исходящего излучения потенциально будет способно уберечь дополнительную окружающую материю от падения. У многих из наиболее массивных черных дыр во Вселенной, обладающих массой миллиардов солнц, наблюдается максимально возможный показатель аккреции».

Нил Деграсс Тайсон.

Астрофизик, доктор философии по физике, писатель, популяризатор науки, директор планетария Хейдена в Американском музее естественной истории на Манхэттене. Ведущий научно-популярного сериала «Космос: пространство и время»

«Скорость тьмы, значит… С учетом того, что сама тьма является результатом прекращения действия света? Если скорость света представлена константой, то скорость тьмы будет прямо противоположной константой скорости света. Если свет — это вектор, он обладает величиной и направлением, то… говоря о его отрицательном значении, мы будем говорить о его обратном направлении. Тьма в этом случае является обратным направлением, а не прямым. Я бы сказал, что тьма обладает прямо противоположным отрицательным значением скорости света».

Сара Кодилл.

Доктор наук из Центра изучения гравитации, космологии и астрофизики имени Леонарда Е. Паркера Университета Висконсин-Милуоки

«Сила гравитации черных дыр настолько велика, что даже свет не способен ее избежать, после того как попадает в радиус ее горизонта событий – невидимых границ, создающих точку невозврата. Так как черные дыры обладают такой сильной гравитацией, то на наблюдения, осуществляемые за пределами этого сильного гравитационного поля, будет оказывать влияние эффект замедления времени.

Предположим, что вдалеке от черной дыры находится сторонний наблюдатель, который видит, как в черную дыру падает некий светящийся объект. С позиции наблюдателя этот светящийся объект сначала замедлит свою скорость, а затем «потухнет», став настолько тусклым, что его невозможно будет увидеть. Наблюдатель даже не сможет увидеть, как объект пересечет границу горизонта событий.

Если рассмотреть ситуацию с точки зрения материи, падающей в эту черную дыру. Представим теперь черную дыру, окруженную облаком светящегося газа. Это облако образовано разорванной на части звездой, проходившей слишком близко от этой черной дыры. Это газовое облако будет представлено в виде приплюснутого диска, также называемого аккреционным диском. Так вот, газ этого диска в конечном итоге будет полностью поглощен черной дырой, но произойдет это не сразу.

Дело в том, что существует предел скорости, зависящий от силы давления излучения разогретого газа, которое будет оказывать сопротивление действию внутренней силы гравитации самой черной дыры. В конечном же итоге, как только весь газ будет поглощен черной дырой, ее размеры увеличатся. Например, если взять черную дыру, чья изначальная масса будет в 10 раз превосходить массу нашего Солнца, а темпы ее аккреции массы будут достигать максимального предела (так называемого предела Эддингтона), то примерно через миллиард лет масса этой черной дыры достигнет массы, в 100 миллионов раз превосходящей массу нашего Солнца».

Давид Рейце.

Научный руководитель Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (ЛИГО)

«В основном все будет зависеть от того, являетесь ли вы той материей, которая поглощается бесконечной бездной черной дыры, или же вы находитесь достаточно далеко от места события и являетесь бесстрастным наблюдателем события падения кого-то или чего-то другого в эту самую бездну. Если вам не повезло и вы оказались на месте первого, то скорость будет очень большой. Вероятнее всего, речь будет идти о показателях, близких к скорости света.

Если же вы оказались на месте второго и находитесь достаточно далеко от черной дыры, то скорость, с которой будет поглощаться материя черной дырой, будет казаться вам заметно сниженной благодаря эффекту гравитационного замедления времени. Согласно ему, «часы» под воздействием гравитационного поля идут медленнее, а под воздействием очень сильного гравитационного поля – еще медленнее, что будет справедливо как раз с приближением к горизонту событий черной дыры.

Под словосочетанием «достаточно далеко» я имею в виду то, что вы в своей локальной системе координат будете оставаться неподвижным относительно черной дыры (то есть не будете в нее притягиваться) и ваша локальная система времени не будет находиться под воздействием гравитационного поля этой черной дыры. В этом случае для человека, находящегося за пределами воздействия черной дыры, будет казаться, что объект или материя будут двигаться к горизонту событий черной дыры бесконечно долго».

Ньяеш Афшорди.

Астрофизик кафедры физики и астрономии Университета Ватерлоо, а также заведующий кафедрой космологии и гравитации в Институте теоретической физики «Периметр» в Канаде

«Я считаю, что скорость «тьмы» бесконечна! В классической физике под общим понятием тьмы космоса может рассматриваться просто пустой вакуум. Однако благодаря квантовой механике мы знаем, что на самом деле никакой тьмы и пустого космоса не существует. Даже если вам кажется, что здесь нет источников света, которые мы могли бы увидеть, этим источником могут быть флуктуации электромагнитных полей. Даже внутри гравитационных волн, разрезающих пространство-время и обнаруженных лабораторией ЛИГО совсем недавно, должны присутствовать эти квантовые флуктуации.

Проблема заключается в том, что уровень гравитации в этой квантовой ряби – бесконечен. Другими словами, в настоящий момент не существует довольно убедительной теории квантовой гравитации, с которой могло бы согласиться большинство ученых. Нужный ответ на вопрос может скрываться в самой возможности скорости «тьмы», то есть квантовой ряби достигать бесконечного значения (или становиться сколь угодно большим), особенно в малых масштабах и на короткий промежуток времени. Разумеется, это лишь предположение, однако мне кажется, что именно в этом заключается эффективный способ понимания принципа и сути Большого взрыва, черных дыр, темной энергии и квантовой гравитации».

По материалам: hi-news

14 малоизвестных и весьма занимательных фактов про свет.

1. Один год равен сотне лет.

Замедление времени происходит, когда скорость движущегося объекта приближается к скорости света. Если 1 год путешествовать со скоростью света, а затем вернуться на Землю, то обнаружится, что на планете прошла сотня лет.

2. Тело человека биолюминесцентно.

Тело человека на самом деле биолюминесцентное, т. е. оно испускает свет. К сожалению, этот свет слишком тусклый, чтобы его было можно увидеть.

3. Спасибо магнитосфере.

В космосе астронавты иногда видят яркие вспышки перед глазами из-за попадания космических лучей на сетчатку их глаз. На Земле этого не происходит из-за магнитосферы.

4. Выше скорости света.

Тахионы - гипотетические частицы, скорость которых выше скорости света.

5. Яркий свет ночной Земли.

На некоторых изображениях ночной Земли, сделанных НАСА из космоса, обнаружился чрезвычайно яркий свет в середине пустыни в Австралии. Оказывается, это были лесные пожары, свет от которых даже затмил свечение крупных городов.

6. Синие фонари.

Хотя ученые без малейшего понятия, почему так произошло, когда в некоторых районах Шотландии и Японии желтые уличные фонари заменили на синие, то было зафиксировано снижение уровня преступности и самоубийств.

7. Один см в вакууме.

Один миг - на самом деле единица времени (это время, за которое свет проходит 1 см в вакууме).

8. Чихать на солнце.

Из-за генетической причуды, известной как световой чихательный рефлекс, примерно одна треть всех людей начинает чихать, глядя на солнце.

9. Бетельгейзе взорвется в ближайшие 300 000 лет.

Бетельгейзе - огромная яркая звезда, находящаяся примерно в 450 световых годах от Земли. Ученые предполагают, что она взорвется в ближайшие 300 000 лет. Когда это произойдет, небо будет освещено даже ярче, чем полной луной. Такая вспышка будет видна среди дня.

10. Деревья - источник света.

Некоторые исследователи пытаются создать биолюминесцентные деревья на основе ферментов, которые встречаются у медуз. Это обеспечило бы экологически чистый источник света для городских улиц в ночное время.

11. Селен является диэлектриком.

Селен является диэлектриком, то есть он не проводит электричество. Загвоздка в том, что это происходит только в темноте. Если на селен попадает свет, он превращается в проводник.

12. Люди могут видеть ультрафиолетовый свет.

Люди на самом деле могут видеть ультрафиолетовый свет, он просто отфильтровывается хрусталиком глаза.

13. Берлинская стена.

Разделительную линию между Восточным и Западным Берлином до сих пор можно увидеть из космоса. В западном Берлине используются уличные фонари белого цвета, а в восточном - желтого.

14. Белое Солнце.

Солнце на самом деле белое. Благодаря атмосфере, которая частично рассеивает световые волны, солнце кажется желтым.