НАУКОВИЙ СВІТ СТОЇТЬ НА ПОРОЗІ ГРАНДІОЗНОГО ВІДКРИТТЯ: НАС НЕ ІСНУЄ!
З’являється все більше свідчень того, що деякі частини Всесвіту можуть бути особливими. Одним із наріжних каменів сучасної астрофізики є космологічний принцип. Згідно з ним, спостерігачі на Землі бачать те ж саме, що спостерігачі з будь-якої іншої точки Всесвіту, і що закони фізики скрізь однакові. Всесвіт — голограма! Це означає, що нас немає.
Безліч спостережень підтверджують цю ідею. Приміром, Всесвіт має більш-менш однаковий вигляд у всіх напрямках, з приблизно однаковим розподілом галактик на всі боки.
Але останніми роками деякі космологи стали сумніватися у вірності цього принципу.
Вони вказують на дані, отримані під час вивчення наднових 1 типу, які віддаляються від нас зі швидкістю, яка дедалі збільшується, що вказує не тільки на те, що Всесвіт розширюється, а й на дедалі більше прискорення цього розширення.
Цікаво, що прискорення не є єдиним для всіх напрямків. У деяких напрямках Всесвіт прискорюється швидше, ніж в інших.
Але наскільки можна довіряти цим даним? Можливо, що в деяких напрямках ми спостерігаємо статистичну похибку, яка зникне при правильному аналізі отриманих даних.
Ронг-Джен Кай і Жонг-Ліанг Туо з інституту теоретичної фізики при Китайській академії наук у Пекіні, ще раз перевірили дані, отримані від 557 наднових з усіх частин Всесвіту, і провели повторні розрахунки.
Сьогодні вони підтвердили наявність неоднорідності. Згідно з їхніми розрахунками, найшвидше прискорення відбувається в сузір’ї Лисички північної півкулі. Ці дані узгоджуються з даними інших досліджень, згідно з якими існує неоднорідність у космічному мікрохвильовому фоновому випромінюванні.
Це може змусити космологів дійти сміливого висновку: космологічний принцип помилковий.
Виникає хвилююче питання: чому Всесвіт неоднорідний і як це відіб’ється на наявних моделях космосу?
Готуйтеся до галактичного переїзду
Група дослідників зі США та Канади опублікувала карту придатних для формування життя зон Чумацького Шляху. Стаття вчених прийнята до публікації в журналі Astrobiology.
Згідно з сучасними уявленнями, придатна для проживання зона галактики (Galactic Habitable Zone – GHZ) визначається як регіон, де достатньо важких елементів для формування планет, з одного боку, і який не зазнає впливу космічних катаклізмів, з іншого. Головними подібними катаклізмами, на думку вчених, є вибухи наднових, які легко можуть “стерилізувати” цілу планету.
У рамках дослідження вчені побудували комп’ютерну модель процесів формування зірок, а також наднових типу Ia (білі карлики в подвійних системах, які крадуть матерію в сусіда) і II (вибух зірки масою понад 8 сонячних). У результаті астрофізикам вдалося позначити регіони Чумацького Шляху, які в теорії придатні для проживання.
Крім цього вчені встановили, що навколо щонайменше 1,5 відсотків усіх зірок у галактиці (тобто приблизно 4,5 мільярда з 3×1011 зірок) у різний час могли існувати населені планети.
При цьому 75 відсотків цих гіпотетичних планет повинні перебувати в приливному захопленні, тобто постійно “дивитися” на зірку одним боком. Чи можливе життя на таких планетах – предмет суперечки астробіологів.
Для розрахунку GHZ вчені використовували той самий підхід, що використовується при аналізі населених зон навколо зірок. Такою зоною зазвичай називають регіон навколо зірки, в якому на поверхні кам’янистої планети може існувати вода в рідкому вигляді.
Наш Всесвіт — голограма. Чи існує реальна дійсність?
Природа голограми – “ціле в кожній частинці” – дає нам абсолютно новий спосіб розуміння устрою і порядку речей. Ми бачимо об’єкти, наприклад, елементарні частинки, розділеними тому, що бачимо лише частину дійсності.
Ці частинки – не окремі “частини”, а грані глибшої єдності.
На якомусь глибшому рівні реальності такі частинки – не окремі об’єкти, а наче продовження чогось більш фундаментального.
Учені дійшли висновку, що елементарні частинки здатні взаємодіяти одна з одною незалежно від відстані не тому, що вони обмінюються якимись таємничими сигналами, а тому, що їхня роздільність – ілюзія.
Якщо поділ частинок – це ілюзія, значить, на глибшому рівні всі предмети у світі нескінченно взаємопов’язані.
Електрони в атомах вуглецю в нашому мозку пов’язані з електронами кожного лосося, що пливе, кожного серця, що б’ється, і кожної зірки, що сяє в небі.
Всесвіт як голограма означає, що нас немає.
Голограма розповідає про те, що і ми – голограма.
Учені з Центру астрофізичних досліджень у лабораторії імені Фермі (Fermilab) сьогодні працюють над створенням пристрою “голометр” (Holometer), за допомогою якого вони зможуть спростувати все, що людство наразі знає про Всесвіт.
За допомогою пристрою “Голометр” фахівці сподіваються довести або спростувати божевільне припущення про те, що тривимірного Всесвіту в такому вигляді, як ми його знаємо, просто не існує, будучи нічим іншим, як своєрідною голограмою. Іншими словами, навколишня реальність – ілюзія і не більше того.
…Теорія про те, що Всесвіт є голограмою, ґрунтується на припущенні, яке з’явилося не так давно, що простір і час у Всесвіті не є безперервними.
Вони нібито складаються з окремих частин, точок – начебто з пікселів, через що не можна збільшувати “масштаб зображення” Всесвіту нескінченно, проникаючи все глибше і глибше в суть речей. По досягненню якогось значення масштабу Всесвіт виходить чимось на кшталт цифрового зображення дуже поганої якості – нечітким, розмитим.
Уявіть звичайну фотографію з журналу. Вона має вигляд безперервного зображення, але, починаючи з певного рівня збільшення, розсипається на крапки, що становлять єдине ціле. І також наш світ нібито зібраний із мікроскопічних точок у єдину красиву, навіть опуклу картинку.
Вражаюча теорія! І донедавна до неї ставилися несерйозно. Тільки останні дослідження чорних дір переконали більшість дослідників, що в “голографічній” теорії щось є.
Річ у тім, що виявлене астрономами поступове випаровування чорних дір із плином часу призводило до інформаційного парадоксу – уся інформація, що міститься про нутрощі діри, у такому разі зникала б.
А це суперечить принципу збереження інформації.
Але лауреат Нобелівської премії з фізики Герард т’Хоофт, спираючись на праці професора Єрусалимського університету Якоба Бекенштейна, довів, що всю інформацію, укладену в тривимірному об’єкті, можна зберегти в двовимірних межах, які залишаться після його знищення, – точно так само, як зображення тривимірного об’єкта можна помістити в двовимірну голограму.
У ВЧЕНОГО ЯКОСЬ РАЗ СТАВСЯ ФАНТАЗМ
Уперше “божевільна” ідея про вселенську ілюзорність народилася у фізика Лондонського університету Девіда Бома, соратника Альберта Ейнштейна, у середині XX століття.
Згідно з його теорією весь світ влаштований приблизно так само, як голограма.
Як будь-яка як завгодно мала ділянка голограми містить у собі все зображення тривимірного об’єкта, так і кожен існуючий об’єкт “вкладається” в кожну зі своїх складових частин.
– З цього випливає, що об’єктивної реальності не існує, – зробив тоді приголомшливий висновок професор Бом. – Навіть незважаючи на її очевидну щільність, Всесвіт у своїй основі – фантазм, гігантська, розкішно деталізована голограма.
Нагадаємо, що голограма являє собою тривимірну фотографію, зроблену за допомогою лазера. Щоб її виготовити, насамперед предмет, що фотографується, має бути освітлений світлом лазера. Тоді другий лазерний промінь, складаючись із відбитим світлом від предмета, дає інтерференційну картину (чергування мінімумів і максимумів променів), яка може бути зафіксована на плівці.
Готовий знімок виглядає як безглузде перешаровування світлих і темних ліній. Але варто висвітлити знімок іншим лазерним променем, як одразу з’являється тривимірне зображення вихідного предмета.
Тривимірність не єдина чудова властивість, притаманна голограмі.
Якщо голограму із зображенням, наприклад, дерева розрізати навпіл і висвітлити лазером, кожна половина міститиме ціле зображення того ж самого дерева точно такого ж розміру. Якщо ж продовжувати розрізати голограму на дрібніші шматочки, на кожному з них ми знову виявимо зображення всього об’єкта в цілому.
На відміну від звичайної фотографії, кожна ділянка голограми містить інформацію про весь предмет, але з пропорційно відповідним зменшенням чіткості.
– Принцип голограми “все в кожній частині” дає нам змогу абсолютно по-новому підійти до питання організованості та впорядкованості, – пояснював професор Бом. – Протягом майже всієї своєї історії західна наука розвивалася з ідеєю про те, що найкращий спосіб зрозуміти фізичний феномен, чи то жаба, чи то атом, – це розсікти його і вивчити складові частини.
Голограма показала нам, що деякі речі у Всесвіті не піддаються дослідженню таким чином. Якщо ми розсікатимемо будь-що, влаштоване голографічно, ми не отримаємо частин, з яких воно складається, а отримаємо те ж саме, але з меншою точністю.
І ТУТ З’ЯВИВСЯ АСПЕКТ, ЩО ВСЕ ПОЯСНЮЄ
До “божевільної” ідеї Бома підштовхнув ще й гучний свого часу експеримент з елементарними частинками. Фізик з Паризького університету Алан Аспект 1982 року виявив, що за певних умов електрони здатні миттєво сполучатися один з одним незалежно від відстані між ними.
Не має значення, десять міліметрів між ними чи десять мільярдів кілометрів. Якимось чином кожна частинка завжди знає, що робить інша. Бентежила тільки одна проблема цього відкриття: воно порушує постулат Ейнштейна про граничну швидкість поширення взаємодії, що дорівнює швидкості світла.
Оскільки подорож швидше за швидкість світла рівносильна подоланню часового бар’єру, ця лякаюча перспектива змусила фізиків сильно засумніватися в роботах Аспекта.
Але Бом зумів знайти пояснення. За його словами, елементарні частинки взаємодіють на будь-якій відстані не тому, що вони обмінюються якимись таємничими сигналами між собою, а тому, що їхня розділеність ілюзорна. Він пояснював, що на якомусь глибшому рівні реальності такі частинки є не окремими об’єктами, а фактично розширеннями чогось більш фундаментального.
“Свою хитромудру теорію професор для кращого усвідомлення ілюстрував таким прикладом, – писав автор книги “Голографічний Всесвіт” Майкл Талбот. – Уявіть собі акваріум із рибою. Уявіть також, що ви не можете бачити акваріум безпосередньо, а можете спостерігати тільки два телеекрани, які передають зображення від камер, розташованих одна спереду, інша збоку акваріума.
Дивлячись на екрани, ви можете зробити висновок, що риби на кожному з екранів – окремі об’єкти. Оскільки камери передають зображення під різними кутами, риби виглядають по-різному. Але, продовжуючи спостереження, через деякий час ви виявите, що між двома рибами на різних екранах існує взаємозв’язок.
Коли одна риба повертає, інша також змінює напрямок руху, трохи по-іншому, але завжди відповідно до першої. Коли одну рибу ви бачите анфас, іншу неодмінно в профіль. Якщо ви не володієте повною картиною ситуації, ви скоріше зробите висновок, що риби мають якось моментально спілкуватися одна з одною, що це не факт випадкового збігу”.
– Явна надсвітлова взаємодія між частинками говорить нам, що існує глибший рівень реальності, прихований від нас, – пояснював Бом феномен дослідів Аспекта, – більш високої розмірності, ніж наша, як в аналогії з акваріумом. Роздільними ми бачимо ці частинки тільки тому, що ми бачимо лише частину дійсності.
А частинки – не окремі “частини”, а грані глибшої єдності, яка в остаточному підсумку є такою ж голографічною та невидимою, як згадуване вище дерево.
І оскільки все у фізичній реальності складається з цих “фантомів”, спостережуваний нами Всесвіт сам по собі є проекцією, голограмою.
Що ще може нести в собі голограма – поки не відомо.
Припустімо, наприклад, що вона – це матриця, яка дає початок усьому у світі, щонайменше, у ній є всі елементарні частинки, які набували або будуть колись набувати будь-якої можливої форми матерії та енергії – від сніжинок до квазарів, від блакитних китів до гамма-променів. Це ніби вселенський супермаркет, у якому є все.
Хоча Бом і визнавав, що в нас немає способу дізнатися, що ще приховує в собі голограма, він брав на себе сміливість стверджувати, що в нас немає причин, щоб припустити, що в ній більше нічого немає. Інакше кажучи, можливо, голографічний рівень світу – просто одна зі сходинок нескінченної еволюції.
ДУМКА ОПТИМІСТА
Психолог Джек Корнфілд, розповідаючи про свою першу зустріч із покійним нині вчителем тибетського буддизму Калу Рінпоче, згадує, що між ними відбувся такий діалог:
– Чи не могли б ви мені викласти в кількох фразах саму суть буддійських навчань?
– Я б міг це зробити, але ви не повірите мені, і щоб зрозуміти, про що я говорю, вам знадобиться багато років.
– Все одно, поясніть, будь ласка, так хочеться знати. Відповідь Рінпоче була гранично короткою:
– Вас реально не існує.
ЧАС СКЛАДАЄТЬСЯ З ГРАНУЛ
Але чи можна “помацати” цю ілюзорність інструментами? Виявилося, так. Уже кілька років у Німеччині на гравітаційному телескопі, спорудженому в Ганновері (Німеччина), GEO600 ведуться дослідження з виявлення гравітаційних хвиль, коливань простору-часу, які створюють надмасивні космічні об’єкти.
Жодної хвилі за ці роки, втім, знайти не вдалося. Одна з причин – дивні шуми в діапазоні від 300 до 1500 Гц, які протягом тривалого часу фіксує детектор. Вони дуже заважають його роботі.
Дослідники марно шукали джерело шуму, поки з ними випадково не зв’язався директор Центру астрофізичних досліджень у лабораторії імені Фермі Крейг Хоган.
Він заявив, що зрозумів, у чому справа. За його словами, з голографічного принципу випливає, що простір-час не є безперервною лінією і, найімовірніше, являє собою сукупність мікрозон, зерен, свого роду квантів простору-часу.
– А точність апаратури GEO600 сьогодні достатня для того, щоб зафіксувати коливання вакууму, які відбуваються на кордонах квантів простору, тих самих зерен, з яких, якщо голографічний принцип правильний, складається Всесвіт, – пояснив професор Хоган.
За його словами, GEO600 якраз і натрапив на фундаментальне обмеження простору-часу – те саме “зерно”, на кшталт зернистості журнальної фотографії. І сприймав цю перешкоду як “шум”.
І Крейг Хоган слідом за Бомом переконано повторює:
– Якщо результати GEO600 відповідають моїм очікуванням, то всі ми дійсно живемо у величезній голограмі вселенських масштабів.
Показання детектора поки що в точності відповідають його обчисленням, і, здається, науковий світ стоїть на порозі грандіозного відкриття.
Фахівці нагадують, що одного разу сторонні шуми, які виводили з себе дослідників у Bell Laboratory – великому дослідницькому центрі в галузі телекомунікацій, електронних і комп’ютерних систем – під час експериментів 1964 року, вже стали провісником глобальної зміни наукової парадигми: так було виявлено реліктове випромінювання, яке довело гіпотезу про Великий вибух.
А докази голографічності Всесвіту вчені очікують, коли запрацює прилад “Голометр” на повну потужність. Вчені сподіваються, що він збільшить кількість практичних даних і знань цього незвичайного відкриття, що належить поки що все ж таки до галузі теоретичної фізики.
Детектор влаштований так: світять лазером через розщеплювач променя, звідти два промені проходять через два перпендикулярних тіла, відбиваються, повертаються назад, зливаються разом і створюють інтерференційну картину, де будь-яке викривлення повідомляє про зміну відношення довжин тіл, тому що гравітаційна хвиля проходить через тіла та стискає або розтягує простір неоднаково в різних напрямках.
– “Голометр” дасть змогу збільшити масштаб простору-часу і побачити, чи підтвердяться припущення про дробову структуру Всесвіту, що ґрунтуються суто на математичних висновках, – припускає професор Хоган.
Перші дані, отримані за допомогою нового апарату, почнуть надходити в середині цього року.
ДУМКА ПЕСИМІСТА
Президент Лондонського королівського товариства, космолог і астрофізик Мартін Ріс: “Народження Всесвіту для нас назавжди залишиться загадкою”
– Нам не зрозуміти закони світобудови. І не дізнатися ніколи, як з’явився Всесвіт і що на нього чекає. Гіпотези про Великий вибух, який нібито породив навколишній світ, або про те, що паралельно з нашим Всесвітом може існувати безліч інших, або про голографічність світу – так і залишаться недоведеними припущеннями.
Безсумнівно, пояснення є всьому, але немає таких геніїв, які змогли б їх зрозуміти. Людський розум обмежений. І він досяг своєї межі. Ми навіть сьогодні настільки ж далекі від розуміння, наприклад, мікроструктури вакууму, як і риби в акваріумі, яким абсолютно невтямки, як влаштовано середовище, у якому вони живуть.
У мене, наприклад, є підстави підозрювати, що у простору – комірчаста структура. І кожна його комірка в трильйони трильйонів разів менша за атом. Але довести або спростувати це, або зрозуміти, як така конструкція працює, ми не можемо. Завдання занадто складне, позамежне для людського розуму.
Комп’ютерна модель галактики
Через дев’ять місяців обчислень на потужному суперкомп’ютері, астрофізикам вдалося створити комп’ютерну модель красивої спіральної галактики, яка є копією нашого Чумацького шляху.
При цьому дотримана фізика утворення та еволюції нашої галактики. Ця модель, яка створена дослідниками з Каліфорнійського університету та інституту теоретичної фізики в Цюріху, дає змогу розв’язати проблему, яка стоїть перед наукою і яка виникла з превалюючої космологічної моделі Всесвіту.
“Попередні спроби створити масивну дискову галактику, подібну до Чумацького Шляху, провалилися, оскільки модель мала надто великий балдж (центральна опуклість) порівняно з розмірами диску”, – сказав Хав’єра Гуедес, аспірантка з астрономії й астрофізики з Каліфорнійського університету й авторка наукової статті про цю модель, що має назву Еріс (англ. “Eris”). Дослідження буде опубліковано в журналі Astrophysical Journal.
Еріс являє собою масивну спіральну галактику з ядром у центрі, яке складається з яскравих зірок та інших структурних об’єктів, властивих таким галактикам, як Чумацький шлях. За такими параметрами як яскравість, співвідношення ширини центру галактики і ширини диска, зоряний склад та іншими властивостями, вона збігається з Чумацьким шляхом та іншими галактиками цього типу.
Як повідомив співавтор, П’єро Мадау, професор астрономії та астрофізики в Каліфорнійському університеті, на втілення проєкту було витрачено чималі кошти, що пішли на купівлю 1.4 мільйона процесоро-годин часу розрахунків на суперкомп’ютері на комп’ютері НАСА Pleiades.
Отримані результати дали змогу підтвердити теорію “холодної темної матерії”, згідно з якою, еволюція структури Всесвіту протікала під впливом гравітаційних взаємодій темної холодної матерії (“темної” через те, що її неможливо побачити, а “холодної” через те, що частинки рухаються дуже повільно).
“Ця модель відстежує взаємодію понад 60 мільйонів частинок темної матерії та газу. В її коді передбачена фізика таких процесів, як гравітація і гідродинаміка, формування зірок і вибухи наднових – і все це в найвищій роздільній здатності з усіх космологічних моделей у світі”, – сказав Гуедес.
