Время — это одно из самых загадочных явлений, с которым когда-либо сталкивалось человечество. Несмотря на то, что оно является атрибутом любого действия в нашей жизни, вопрос «как работает время» может поставить в тупик любого ученого, ведь мы еще не приблизились к разгадке всех его аспектов.

Почитайте о тех фактах или предположениях, которые не вызывают сомнений в мире науке или хотя бы являются общепринятыми концепциями.

Время — это иллюзия, созданная человеческим разумом

Мы воспринимаем время как минимум в трех видах: прошлое, настоящее и будущее. Именно поэтому появились концепции машины времени, которая способна отправить назад или вперед по временной шкале. Однако ученые поспорили бы с такой концепцией.

Дело в том, что они считают время не тем, чем оно является для людей, далеких от науки. По сути саму концепцию времени придумало человечество, чтобы упорядочить структуру мира.

С точки зрения Вселенной, времени не существует. Есть лишь движение вперед, расширение, и поэтому ситуация, когда можно «отмотать» время назад, нереальна хотя бы потому, что это противоречит законам физики.

Время является измерением

Мы воспринимаем время как отдельную от остальных величину, которая является чуть ли не основополагающей. Но опять же, с точки зрения науки, это не так. Ученые считают время таким же измерением, как длина, ширина и высота. Пространство необязательно будет существовать только при условии наличия четвертого измерения в виде времени, так как по крайней мере сейчас в науке не существует закона, запрещающего отделение этих величин. И все же, говоря о времени, подразумевают его неразрывную связь с физическими величинами.

Время относительно

Многие слышали о Теории относительности Эйнштейна, но не осиливают изучение даже основных понятий. Это нормально, ведь нужно неплохо знать физику, чтобы понимать труды знаменитого ученого. И все же есть теория, которая понятна большинству, — относительность времени.

Эйнштейн предложил идею, что время прямо зависит от скорости, и намного позже это предположение было доказано. Согласно теории ученого, время замедляется для вещей, находящихся в движении, относительно других объектов вне его движения.

Это значит, что если ты будешь лететь на космическом корабле, двигающемся на околосветовой скорости, тебе покажется, будто время на твоих часах практически остановилось, а для стороннего наблюдателя оно будет идти как обычно. В теории считается, что для объекта, двигающегося со световой скоростью, время и вовсе останавливается.

Времени могло не существовать до Большого взрыва

Теория Большого взрыва — это тот случай, когда в краткой интерпретации все выглядит логично, но стоит копнуть поглубже — и мозги кипят. Как тебе такая мысль, что все, что есть в бесконечной Вселенной, за мгновения вылетело из бесконечно маленькой точки, называемой сингулярностью?

Согласно этой же теории, Большой взрыв стал катализатором пространства-времени, породив все сущее, в том числе и время. Это означает, что до этого грандиозного события не было ни материи, ни времени, по крайней мере в том виде, в котором мы можем это осознать.

Время может существовать в более экзотическом виде

Мы живем по физическим законам нашей Вселенной и не можем их нарушить на текущем уровне развития технологий. Это, тем более, касается времени. Однако есть теория о мультивселенных, которая предполагает наличие от одной до бесконечного количества версий Вселенной, существующих параллельно нашему миру. В одних физические законы могут быть идентичны нашим, и отличия будут заключаться, к примеру, в чуть большем содержании кислорода в атмосфере Земли.

В других различия могут быть колоссальными, в том числе и в природе времени, где оно может быть более экзотическим, например, течь с несколько другой скоростью или периодически откатываться к определенной точке, подобно замкнутой петле.

Настоящего времени не существует

Выше мы упомянули, что с точки зрения человеческого разума существует прошлое, настоящее и будущее. Однако концепция настоящего в рамках времени — это фикция. Дело в том, что ничто не происходит в этом мире в настоящем времени, по крайней мере для нас. Так, например, увиденный тобой свет от лампочки был произведен в прошлом, и твой глаз зафиксировал его через доли секунды после возникновения.

Все, что мы видим, ощущаем и мыслим — это продукты прошлого. То же самое можно сказать и о будущем, ведь мысли о нем — лишь предположение разума и только.

Время может быть смоделировано

Существует гипотеза симуляции, которая предполагает, что весь наш мир — не более чем компьютерная модель, построенная более высокоразвитой цивилизацией. Причем эта концепция весьма популярна, некоторые ученые проверяют ее реальность и приходят ко мнению, что это вполне возможный сценарий.

Те существа, что создали эту компьютерную симуляцию, могли ввести в искусственный мир случайно или намеренно величину, которую мы называем временем. Если это действительно так, то, выйдя из симуляции, человек вряд ли смог бы приспособиться к новой реальности.

Время может быть цикличным

С точки зрения приверженцев Циклической модели, материя Вселенной многократно претерпевает последовательные циклы расширения и сужения. Сначала происходит Большой взрыв, затем Вселенная проходит все стадии эволюции, а после случается Большое сжатие. В финале Вселенная вновь сжимается в бесконечно малую сингулярность, а затем снова коллапсирует, и происходит Большой взрыв.

Вместе с этим, циклично и время, которое как бы завязано в узел. Оно то ускоряется в самом начале Большого взрыва, то замедляется к Большому сжатию.

Чем знаменит Стивен Хокинг?

Стивен Хокинг известен своими новаторскими работами в области теоретической физики и космологии. Он сделал глобальные открытия и внес значительный вклад в понимание Вселенной. Вот некоторые из его наиболее заметных достижений:

Теория излучения Хокинга стала одним из его самых революционных открытий. Он предположил, что черные дыры не являются полностью черными, а испускают излучение. Это теоретическое предсказание предполагает, что черные дыры медленно теряют массу и со временем испаряются.

Теоремы сингулярности исследуют существование точек с бесконечной плотностью, и Хокинг сделал большой вклад в их изучение.

Теория Большого взрыва: ее развитию и уточнению способствовала работа Хокинга по изучению происхождения Вселенной.

Работы Хокинга вдохновили бесчисленное множество ученых на проникновение в тайны Вселенной. Его гениальные работы продолжают оказывать влияние на мир астрофизики и сегодня.

Имя Стивена Хокинга знают все, даже люди, весьма далекие от точных наук. Гениальный физик и космолог, популяризатор знаний написал сам или в соавторстве 15 книг, доказывающих, что физика — это интересно и ее могут изучать все: сложные научные концепции изложены в них в доступной, увлекательной форме. Он призывал нас быть любопытными, смотреть на звезды и стремиться к знаниям — если, конечно, мы претендуем на звание «человека разумного».

А еще он для всего мира — образец стойкости и оптимизма. Приговоренный к медленному, мучительному умиранию, он, тем не менее, прожил долгую, полноценную и интересную жизнь. «Сейчас я счастливее, чем до болезни» — настоящий манифест осмысленной жизни от Стивена Хокинга.

Потрясающее чувство юмора, владение словом, яркая жизненная позиция еще много лет будут нас вдохновлять, хотя может показаться, что Хокинг весьма скептически относится к человечеству. «Самый большой враг знания — это не невежество, а иллюзия знания», — сказал он однажды, напомнив нам о скромности и настоящей мудрости.

«Самый большой враг знания — это не невежество, а иллюзия знания».

«Спокойные люди имеют самые громкие мысли».

«Я считаю, что инопланетная жизнь достаточно распространена во Вселенной, хотя разумная жизнь встречается реже. Некоторые говорят, что она еще не появилась на планете Земля».

«Самое главное в умных людях то, что они кажутся сумасшедшими тупым людям».

«Интеллект — это способность адаптироваться к изменениям».

«Мой совет другим инвалидам: сосредоточьтесь на том, что ваше состояние не мешает вам делать хорошо, и не жалейте о том, чему оно мешает. Не будьте инвалидами духа, даже если являетесь ими физически».

«Хотя я не могу двигаться и мне приходится говорить через компьютер, мысленно я свободен».

«Если путешествия во времени возможны, то где же туристы из будущего?»

«Какой бы плохой ни казалась жизнь, всегда есть что-то, что можно сделать и в чем можно преуспеть. Пока есть жизнь, есть и надежда».

«У людей не найдется на вас времени, если вы постоянно злитесь или жалуетесь».

«Вселенная не допускает совершенства».

«Одно из основных правил Вселенной: ничто не идеально. Совершенства просто не существует… Без несовершенства ни ты, ни я не появились бы».

«Во-первых, не забывай смотреть на звезды, а не под ноги. Второе: никогда не отказывайтесь от работы. Работа дает вам смысл и цель, а без нее жизнь пуста. Третье: если тебе посчастливится найти любовь, помни, что она есть, не отрекайся от ее».

«Жизнь была бы трагичной, если бы не была смешной».

«Для выживания мне было жизненно необходимо сохранять активный ум, а также чувство юмора».

«Я не боюсь смерти, но и умирать не спешу».

«Мои ожидания были сведены к нулю, когда мне исполнился 21 год. Все, что было с тех пор, стало бонусом».

«Я не был хорошим студентом. Я не проводил много времени в колледже — был слишком занят развлечениями».

«Мы — всего лишь продвинутая порода обезьян на маленькой планете очень средней звезды. Но мы можем понять Вселенную. Это делает нас чем-то особенным».

«Я не хочу писать автобиографию, потому что тогда я стану достоянием общественности и у меня не останется никакой личной жизни».

«Если мы хотим отправиться в будущее, нам просто нужно действовать быстро. Действительно быстро. И я думаю, что единственный способ, которым мы когда-либо сможем это сделать, — отправиться в космос».

«Смотрите на звезды, а не под ноги. Попытайтесь найти смысл в том, что вы видите, и задумайтесь о том, что заставляет Вселенную существовать. Будьте любопытны».

«Это была бы так себе Вселенная, если бы в ней не жили люди, которых ты любишь».

«Когда ожидания человека сводятся к нулю, он по-настоящему ценит все, что у него есть».

«Поскольку гравитация существует, Вселенная может и будет создавать себя из ничего».

«Я просто ребенок, который так и не повзрослел. Я все еще продолжаю задавать вопросы «как» и «почему». Время от времени я нахожу на них ответы».

«Наука — удел не только разума, но и романтики и страсти».

«Обратная сторона моей известности заключается в том, что меня везде узнают. Мне недостаточно носить темные солнцезащитные очки и парик. Инвалидное кресло выдает меня».

«Никто не берется за исследования в области физики с целью получить премию. Это радость открытия того, чего никто не знал раньше».

«Я думаю, что компьютерные вирусы должны считаться жизнью. Я думаю, это кое-что говорит о человеческой природе: единственная форма жизни, которую мы создали до сих пор, является чисто деструктивной. Мы создали жизнь по своему собственному образу и подобию».

«Я рассматриваю мозг как компьютер, который перестает работать, когда его компоненты выходят из строя. Для сломанных компьютеров не существует рая или загробной жизни; это сказочная история для людей, боящихся темноты».

«Несколько лет назад городской совет Монцы, Италия, запретил владельцам домашних животных держать золотых рыбок в изогнутых чашах... говорят, что жестоко держать рыбу в аквариуме с изогнутыми бортами, потому что, глядя наружу, рыба будет иметь искаженное представление о реальности. Но откуда мы знаем, что у нас есть истинная, неискаженная картина реальности?»

«Мы должны стремиться к наибольшей ценности наших действий».

«Примитивная жизнь встречается очень часто, а разумная жизнь — довольно редко. Некоторые говорят, что на Земле она еще не возникла».

«Мы все теперь связаны Интернетом, как нейроны в гигантском мозге».

«Никто не может устоять перед идеей гения-калеки».

«Есть много умерших ученых, которыми я восхищаюсь, но я не могу вспомнить ни одного живого. Возможно, это потому, что только в ретроспективе можно увидеть, кто внес важный вклад».

«Какой бы трудной ни казалась жизнь, всегда есть то, что можно сделать и в чем можно преуспеть».

«Моя цель проста. Это полное понимание Вселенной: почему она такая, какая есть и почему она вообще существует».

«Вселенная не безразлична к нашему существованию — она зависит от него».

«Я не думаю, что человеческая раса переживет следующую тысячу лет, если мы не сможем поселиться в космосе».

«На мой взгляд, нет ни одного аспекта реальности, который не был бы подвластен человеческому разуму».

«Прошлое, как и будущее, неопределенно и существует только как спектр возможностей».

«Ничто не может существовать вечно».

«Я бы хотел, чтобы ядерный синтез стал базовым источником энергии. Он обеспечил бы неисчерпаемый запас энергии без загрязнения окружающей среды и глобального потепления».

«Наука все чаще отвечает на вопросы, которые раньше были уделом религии».

«Эйнштейн был неправ, когда сказал: «Бог не играет в кости». Изучение черных дыр наводит на мысль не только о том, что Бог действительно играет в кости, но и о том, что он иногда сбивает нас с толку, бросая их туда, где их нельзя увидеть».

«Неясно, имеет ли интеллект какую-либо ценность для долгосрочного выживания».

«Что бы я действительно хотел контролировать, так это не машины, а людей».

«Когда мы поймем теорию струн, мы узнаем, как возникла Вселенная. Это не окажет большого влияния на нашу жизнь, но это важно для понимания того, откуда мы пришли и на что нам рассчитывать, исследуя Вселенную».

«Почему мы здесь? Откуда мы пришли? Традиционно это вопросы для философии, но философия мертва».

«Мы должны как можно быстрее разработать технологии, позволяющие установить прямую связь между мозгом и компьютером, чтобы искусственные мозги способствовали развитию человеческого интеллекта, а не противостояли ему».

«Я считаю вполне вероятным, что мы — единственная цивилизация в радиусе нескольких сотен световых лет; в противном случае мы бы услышали радиоволны».

«Меня удивляет, насколько мы сегодня не интересуемся такими вещами, как физика, космос, Вселенная, и философией нашего существования, нашего предназначения, нашего конечного пункта назначения».

«Ученые стали носителями факела открытий в нашем стремлении к познанию».

«Я надеюсь, что помог повысить престиж науки и показать, что физика не является тайной, а может быть понятна обычным людям».

«Для столкновения Земли с Солнцем потребуется около тысячи миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов лет, так что повода для беспокойства пока нет!»

«Нельзя предсказать погоду более чем на несколько дней вперед».

«Раньше путешествия во времени считались просто научной фантастикой, но общая теория относительности Эйнштейна допускает возможность того, что мы можем настолько искривить пространство-время, что вы сможете улететь на ракете и вернуться раньше, чем отправились в путь».

«Теория циклической Вселенной не предсказывает никаких гравитационных волн из ранней Вселенной».

«Я хочу знать, почему существует Вселенная, почему есть нечто большее, чем ничто».

«До того как я потерял голос, он был невнятным, так что меня понимали только близкие люди, но с компьютерным голосом я обнаружил, что могу читать популярные лекции. Мне нравится рассказывать о науке. Важно, чтобы люди понимали основы науки, если они не хотят оставлять принятие жизненно важных решений на усмотрение других».

«Наука прекрасна, когда она дает простые объяснения явлений или устанавливает связи между различными наблюдениями. В качестве примера можно привести двойную спираль в биологии и фундаментальные уравнения физики».

«Если бы скорость расширения через секунду после Большого взрыва была меньше хотя бы на одну часть из ста тысяч миллионов, то Вселенная реколлапсировала бы, не достигнув своих нынешних размеров. С другой стороны, если бы она была больше хотя бы на одну часть из миллиона, то Вселенная расширялась бы слишком быстро для образования звезд и планет».

«Эволюция привела к тому, что наш мозг просто не приспособлен для непосредственного восприятия 11 измерений. Однако с чисто математической точки зрения мыслить в 11 измерениях так же легко, как и в трех или четырех».

«Нет никакого физического закона, препятствующего организации частиц таким образом, чтобы они выполняли даже более сложные вычисления, чем при нынешнем расположении частиц в человеческом мозге».

Источник статьи: 95 Stephen Hawking Quotes to Inspire You

Черные дыры — это наиболее компактные и самые "простые" объекты во Вселенной. Они описываются всего двумя параметрами — массой и скоростью вращения. С точки зрения астрофизики черные дыры — это конечная стадия эволюции звезд. Внутри чёрной дыры гравитация настолько мощная, что даже фотоны света не могут её покинуть, поэтому "увидеть" что происходит внутри - невозможно. Ниже представлена анимация, которая покажет вам как соотносятся размеры известных на сегодня черных дыр.

Самая маленькая из них — черная дыра J1601+3113 в центре карликовой галактики. В релизе NASA говорится, что она имеет 100 тыс. солнечных масс, но настолько компактна, что ее тень на самом деле меньше Солнца.

Только представьте себе: самая огромная из них в 66 миллиардов (!!!) раз больше по массе, чем наше Солнце. Хорошо, всё-таки, что от этого объекта нас отделяет 10 миллиардов световых лет!

«Прямые наблюдения, многие из которых сделаны с помощью космического телескопа Hubble, подтверждают наличие более 100 сверхмассивных черных дыр, — рассказывает астрофизик Джереми Шнитман. — Как они становятся такими большими? Когда галактики сталкиваются, их центральные черные дыры в конечном итоге тоже могут сливаться».

В анимации, начиная с Солнца, камера отодвигается, чтобы сравнить все более крупные черные дыры с различными структурами в Солнечной системе.

Спустя 20 лет после выхода на экраны первой «Матрицы» режиссеры снимают четвертую. За это время многое изменилось: братья Вачовски стали сестрами, а ученые приняли главную идею фильма близко к сердцу: представьте, многие физики всерьез обсуждают теорию о том, что наш мир — лишь матрица, а мы в ней — цифровые модели.

Зачем ученым понадобилось проверять теорию из кино?

При переложении на реальность идея «Матрицы» кажется абсурдной: зачем кому-то создавать огромный виртуальный мир — что явно трудоемко — и населять его людьми, нами? Тем более что реализация этой идеи из фильма сестер Вачовски не выдерживает никакой критики: любой школьник знает, что КПД не может превышать 100%, а значит, нет смысла получать энергию для машин от людей в капсулах — на их прокорм и обогрев уйдет больше энергии, чем они смогут отдать машинам.

Первым в научных кругах на вопрос о том, может ли кому-то понадобиться целый смоделированный мир, ответил в 2001 году Ник Бостром. К тому времени ученые уже начали использовать компьютерное моделирование, и Бостром предположил, что рано или поздно такие компьютерные симуляции будут использованы для изучения прошлого. В рамках такой симуляции можно будет создать детализированные модели планеты, живущих на ней людей и их взаимоотношений — социальных, экономических, культурных.

Историю нельзя изучать экспериментально, а вот в моделях можно запускать бессчетное количество сценариев, ставя самые дикие эксперименты — от Гитлера до мира постмодерна, в котором живем сейчас мы. Полезны такие опыты не только для истории: в мировой экономике тоже хорошо бы разбираться получше, но кто даст ставить эксперименты сразу над восьмью миллиардами настоящих, живых человек? Бостром обращает внимание на важный момент. Создать модель значительно проще и дешевле, чем породить нового, биологически реального человека. И это хорошо, потому что историк захочет создать одну модель общества, социолог — другую, экономист — третью, и так далее. Ученых в мире очень много, поэтому число цифровых «людей», которые будут созданы во множестве таких симуляций, может быть очень большим. Например, в сто тысяч, или в миллион, или в десять миллионов раз больше, чем число «биологических», реальных людей.

Если допустить, что теория верна, то чисто статистически у нас почти нет шансов оказаться не цифровыми моделями, а реальными людьми. Допустим, общее число «матричных» людей, созданных где-либо и когда-либо любой цивилизацией, всего в сто тысяч раз больше, чем число представителей этой цивилизации. Тогда вероятность того, что случайно выбранное разумное существо биологическое, а не «цифровое», — меньше одной стотысячной. То есть если такое моделирование реально ведется, вы, читатель этих строк, почти наверняка лишь набор цифр в чрезвычайно продвинутом суперкомпьютере.

Выводы Бострома хорошо описываются заголовком одной из его статей: «…вероятность того, что вы живете в «Матрице», весьма велика». Его гипотеза вполне популярна: Илон Маск, один из ее сторонников, как-то заявил, что вероятность нашего проживания не в матрице, а в реальном мире — одна к миллиардам. Астрофизик и нобелевский лауреат Джордж Смут считает, что вероятность еще выше, а общее число научных работ на эту тему за последние двадцать лет исчисляется десятками.

Как построить «Матрицу» в реальной жизни, если очень хочется?

В 2012 году группа немецких и американских физиков написала по этому поводу научную работу, позже опубликованную в The European Physical Journal A. С чего чисто технически надо начинать моделирование крупного мира? По их мнению, лучше всего для этого подходят модели образования ядер атомов, основанные на современных представлениях о квантовой хромодинамике (дающей начало сильному ядерному взаимодействию, удерживающему в целом виде протоны и нейтроны). Исследователи задались вопросом, насколько сложно будет создать симулируемую Вселенную в виде очень большой модели, идущей от самых малых частиц и составляющих их кварков. По их расчетам, детальное симулирование действительно большой Вселенной потребует слишком большого объема вычислительных мощностей — довольно дорогого даже для гипотетической цивилизации из далекого будущего. А раз детальная симуляция не может быть слишком большой, значит действительно далекие области космоса — что-то типа театральных декораций, так как на их скрупулезную прорисовку просто не хватило производственных мощностей. Такие области космоса — нечто, что только выглядит как далекие звезды и галактики, и выглядит достаточно детально, чтобы нынешние телескопы не могли отличить это «нарисованное небо» от настоящего. Но есть нюанс.

Симулируемый мир, в силу умеренной мощности используемых для его обсчетов компьютеров, просто не может иметь такое же разрешение, как реальный мир. Если мы обнаружим, что «разрешение» окружающей нас реальности хуже, чем должно быть, исходя из базовой физики, значит мы живем в исследовательской матрице.

«Для симулируемого существа всегда остается возможность обнаружить, что оно симулированное», — заключают ученые.

Что если мы живем в симуляции симуляции?

И все же Престон Грин не вполне прав. В теории — есть смысл моделировать модель, жители которой внезапно поняли, что они виртуальны. Такое может пригодиться цивилизации, которая в какой-то момент сама осознала, что является моделируемой. При этом ее создатели по какой-то причине забыли или не захотели отключить модель.

Стоит ли принимать красную пилюлю?

В 2019 году философ Престон Грин (Preston Greene) опубликовал статью, в которой публично призвал даже не пытаться узнать, в настоящем мире мы живем или нет. Как он констатирует, если длительные изыскания покажут, что наш мир имеет неограниченно высокое «разрешение» даже в самых дальних уголках космоса, то выйдет, что мы живем в реальной Вселенной, — и тогда ученые лишь зря потеряют время, пытаясь найти ответ на этот вопрос.

Но это еще лучший из возможных вариантов. Куда хуже, если окажется, что «разрешение» видимой Вселенной ниже ожидаемого — то есть, если все мы существуем только как набор цифр. Дело в том, что моделируемые миры будут иметь для своих создателей-ученых ценность только до тех пор, пока они точно моделируют их собственный мир. Но если население моделируемого мира вдруг осознает свою виртуальность, то оно точно перестанет вести себя «нормально». Осознав себя жителем матрицы, многие могут перестать ходить на работу, подчиняться нормам общественной морали и так далее. Какая польза от модели, которая не работает?

Грин считает, что пользы никакой — и что ученые моделирующей цивилизации просто отключат такую модель от питания. Благо даже при ограниченном ее «разрешении» моделировать целый мир — не самое дешевое удовольствие. Если человечество действительно примет красную пилюлю, его могут просто отключить от питания — отчего все мы неиллюзорно умрем.

Таким «человечкам» может пригодиться моделирование ситуации, в которой оказалось их общество. Тогда они могут построить модель, чтобы изучить, как ведут себя симулируемые люди, когда осознают, что они — лишь симуляция. Если это так, то не надо бояться, что нас отключат в момент, когда мы осознаем, что живем в матрице: ради этого момента нашу модель и запускали.

Можно ли создать идеальную симуляцию?

Любое детальное симулирование даже одной планеты до уровня атомов и субатомных частиц очень ресурсоемко. Снижение разрешения может снизить реализм поведения людей в модели — а значит, расчеты на ее основе могут иметь недостаточную точность для переноса выводов моделирования на реальный мир.

К тому же, как мы отметили выше, симулируемые всегда могут найти свидетельства того, что их симулируют. Нет ли способа обойти такое ограничение и создать модели, которые будут требовать меньше ресурсов мощных суперкомпьютеров, но при этом бесконечно высокое разрешение, как в реальном мире?

Достаточно необычный ответ на этот вопрос появился в 2012—2013 году. Физики показали, что с теоретической точки зрения наша Вселенная в ходе Большого взрыва могла возникнуть не из некоей малой точки с бесконечным количеством материи и бесконечной плотностью, а из очень ограниченной области пространства, где почти не было материи. Оказалось, что в рамках механизмов «раздувания» Вселенной на ранней стадии ее развития из вакуума может возникнуть огромное количество материи.

Как отмечает академик Валерий Рубаков, если физики смогут в лаборатории создать область пространства со свойствами ранней Вселенной, то такая «Вселенная в лаборатории» просто по физическим законам превратится в аналог нашей собственной Вселенной.

У подобной «лабораторной Вселенной» разрешение будет бесконечно большим, поскольку, строго говоря, по своей природе она материальна, а не является «цифровой». Плюс на ее работу в «родительской» Вселенной не нужен постоянный расход энергии: достаточно закачать ее туда один раз, при создании. К тому же она должна быть очень компактной — не больше, чем та часть экспериментальной установки, в которой ее «зачали».

Астрономические наблюдения в теории могут указать на то, что такой сценарий технически возможен. На данный момент при сегодняшнем уровне техники это чистая теория. Чтобы реализовать ее на практике, нужно переделать еще целый ворох работы: сперва найти в природе предсказываемые теорией «лабораторных Вселенных» физические поля и затем уже попытаться научиться с ними работать (аккуратно, чтобы попутно не разрушить нашу).

Валерий Рубаков в связи с этим задается вопросом: не является ли наша Вселенная одной из таких «лабораторных»? К сожалению, на сегодняшний день достоверно ответить на этот вопрос невозможно. Создатели «игрушечной Вселенной» должны оставить «ворота» в свою настольную модель, иначе им будет сложно за ней наблюдать. Но найти подобные двери сложно, тем более что они могут быть размещены в любой точке пространства-времени.

Одно можно сказать точно. Следуя логике Бострома, если кто-то из разумных видов когда-либо решился на создание лабораторных Вселенных, обитатели этих Вселенных могут пойти на такой же шаг: создать свою «карманную Вселенную» (напомним, ее реальный размер будет как у нашей, маленьким и компактным будет только вход в нее из лаборатории создателей).

Соответственно, искусственные миры начнут множиться, и вероятность того, что мы — обитатели именно рукотворной Вселенной, математически выше, чем того, что мы живем в первичной Вселенной.

Материал был впервые опубликован в издании Esquire

Если спросить первого встречного, какие важные события в изучении и освоении космоса он знает, то, скорее всего, прозвучит ответ про полет Гагарина или лунную миссию «Аполлона» — в зависимости от того, где живет этот первый встречный. Возможно, кто-то вспомнит спутник, марсоходы или луноходы, но, скорее всего, это будут очень известные и при этом относительно давние достижения. Это, конечно, не умаляет их значимости, но за последние десять лет мы узнали о Вселенной и космосе очень много благодаря и другим — может быть, не столь растиражированным, но невероятно важным миссиям, о которых большинство в лучшем случае «что-то где-то слышали».

Впрочем, одна из них сейчас на слуху буквально у всех — 31 мая 2020 произошло историческое событие — впервые за 59 лет пилотируемой космонавтики, 49 лет существования орбитальных станций и 21 год функционирования МКС к ней пристыковался разработанный и эксплуатируемый частной компанией корабль с астронавтами на борту. Кроме того, это было первое за девять лет пополнение экипажа международной орбитальной лаборатории, стартовавшее с территории США.

А пока давайте вспомним хотя бы пять из важнейших событий последнего десятилетия, которые помогли лучше понять устройство нашей Солнечной системы и Вселенной.

Где-то в космосе летит…

Прямо сейчас, пока вы читаете этот текст, где-то в космосе летит маленький аппарат, который завершил большую миссию, начавшуюся 3 декабря 2014 года, а если считать подготовку к запуску, то еще раньше. Речь идет о японской межпланетной автоматической станции «Хаябуса-2»: она побывала на астероиде Рюгу и возвращается на Землю с ценным подарком — образцами внеземного грунта.

За успех этой миссии на протяжении нескольких лет болели не только ученые из Японского агентства аэрокосмических исследований, которые ее запустили, но и все, кто неравнодушен к науке и космосу. Дело в том, что благодаря «Хаябусе-2» мы, возможно, узнаем новые факты о том, как появились Земля и Солнечная система в целом. Наша планета образовалась более 4,5 млрд лет назад, и очень трудно найти вещества, которые дошли до нас с тех времен в неизменном виде и могли бы рассказать нам о событиях, которые тогда происходили. Тем не менее подобные вещества есть — так, они содержатся в так называемых хондритах. Это самый распространенный тип метеоритов — на них приходится около 85,7% от общего числа метеоритов и 92,3% от числа тех, что падают на Землю.

Казалось бы, какая проблема, если они сами летят к нам в руки? Увы, такие «гости» уже не заслуживают доверия — по пути на Землю они проходят через атмосферу, и даже если не сгорают полностью, то сильно плавятся. Это внешнее влияние сильно искажает информацию, которую они могли бы нам передать, поэтому, чтобы получить ее в первозданном виде, необходимо выйти за пределы атмосферы. С этой целью и был запущен аппарат «Хаябуса-2»: астероид Рюгу относится к так называемому классу С, который близок по составу к хондритам. Он находится между орбитами Земли и Марса и пересекает то одну, то другую. От нашей планеты его отделяют от 144 до 211,8 млн километров.

«Хаябусе-2», чтобы добраться до Рюгу, пришлось преодолеть гораздо большее расстояние: для совершения гравитационного маневра он три раза облетел вокруг Солнца и только потом смог отправиться к цели. Уже на подлете к астероиду аппарат начал передавать на землю его снимки, которые позволили подтвердить оценки диаметра и периода обращения небесного тела, полученные в ходе наблюдений с Земли, и дополнили их новыми данными. Так, удалось в деталях разглядеть поверхность Рюгу, что дает возможность судить о ее минеральном составе. Кроме того, «Хаябуса-2» высадил на астероид спускаемый аппарат и два зонда, также рассказавшие немало интересного. Например, с их помощью выяснилось, что на Рюгу нет пыли и что сам он, скорее всего, появился в результате столкновения двух небесных тел, обладающих разным химическим составом.

Но главной целью «Хаябусы-2» стало получение образцов грунта, взятых не на поверхности, а с глубины. Для этого была произведена бомбардировка — аппарат с высоты 500 м выпустил по астероиду снаряд, а потом с помощью зонда грунт из кратера был собран и запечатан в герметичную капсулу. Этот ценный для ученых груз должен прибыть на землю в конце 2020 года, если не произойдет ничего непредвиденного. Пока что возвращение идет в запланированном порядке, и хочется верить, что завершение миссии будет таким же успешным, как и все ее предыдущие этапы.

В частном порядке

Буквально на днях состоялся запуск, которого США ждали целых девять лет — впервые американские астронавты отправились на МКС на собственном корабле, а не воспользовались, как было все эти годы, услугами «Роскосмоса». Но это событие знаковое не только для Штатов — его важность заключается еще и в том, что Crew Dragon, созданный SpaceX Илона Маска, стал первым частным пилотируемым космическим кораблем.

Хотя сейчас на Crew Dragon полет к МКС совершили двое астронавтов, корабль рассчитан на семерых, ведь для Илона Маска создание «Дракона» — еще одна ступень к воплощению его главной мечты, миссии к Марсу, а вдвоем туда не полетишь. Корабль задуман как многоразовый, но с оговоркой: людей он берет на борт только один раз, а потом становится грузовым судном.

Аппарат выглядит он как пришелец из будущего или из фантастического фильма. Многочисленные кнопки и рычаги заменены сенсорными экранами, люди не ютятся в тесной капсуле, а с комфортом располагаются в креслах с большим пространством для ног. Изменились даже скафандры, которые теперь лишены привычной громоздкости — каждый изготавливается индивидуально под конкретного астронавта, а шлемы напечатаны на 3D-принтере. К скафандру прилагается неожиданный атрибут — самые обычные резиновые сапоги, поскольку астронавтам в чем-то нужно дойти до корабля, и эти сапоги уже успели обсудить в соцсетях. Но шутки шутками, а если первый частный пилотируемый космический корабль успешно добрался до своей цели, что уж там было на ногах у астронавтов поверх скафандра — какая, собственно, разница?

Реально дыра!

Существуют ли черные дыры? В самом деле, что за вопрос — отрицательно на него, пожалуй, ответят разве что сторонники теории плоской земли и иже с ними. Но все не так просто — еще какой-то год назад, несмотря на кажущуюся очевидность факта, их существование было лишь гипотезой, построенной на основе косвенных данных, — хотя и очень достоверной.

Однако в апреле 2019 года было получено, а точнее, опубликовано ее надежное подтверждение — первое в истории фото черной дыры. На нем удалось запечатлеть объект, расположенный в галактике М87 из созвездия Девы. Расстояние до «фотомодели» — 50 млн световых лет, и к тому же это модель плюс-сайз: ее масса больше солнечной в 6,5 млрд раз.

На фото мы видим оранжевое кольцо света, которое с чем только не сравнивали сетевые шутники — и с Оком Саурона, и с голубиным глазом, и с пончиком. Строго говоря, это не сама дыра — черные дыры называются черными именно потому, что ее притяжение непреодолимо для любого излучения. На полученном учеными снимке изображен горизонт событий — своеобразная граница вокруг черной дыры, за пределами которой излучение еще способно вырваться.

Слово «фото» тоже не стоит понимать совсем уж буквально: так, будто бы на небо навели мощнейший телескоп, щелкнули затвором и сделали снимок. Чтобы разглядеть подобный объект, потребовалось бы устройство размером с нашу планету, и, как ни удивительно это звучит, его удалось создать, — правда, не совсем обычным способом. Если два радиотелескопа расположить как можно дальше друг от друга и синхронно навести на одну и ту же точку, то в определенном смысле получится телескоп, равный по размеру расстоянию между ними. Разница заключается в том, что гипотетический мегателескоп увидел бы объект целиком, а каждый из разрозненных радиотелескопов «получает» только часть информации, причем в виде радиоизлучения, и ее потом требуется сводить и обрабатывать.

Именно по такому принципу был собран виртуальный телескоп EHT — Event Horizon Telescope, то есть телескоп горизонта событий. Он объединил 8 мощных радиотелескопов, разбросанных по всему миру и синхронизированных с помощью атомных часов. Из-за вращения Земли одновременное наблюдение велось только с 3−4 из них, но как раз для этого и требовалось подключить большее количество, чтобы устройства передавали друг другу эстафету. Данные собирались около двух лет, и за это время их накопилось столько, что информацию было невозможно передать по интернету — ее записали на сотни жестких дисков и привезли самолетами для обработки в аналитические центры, расположенные в Германии и США. В результате всей этой долгой и очень кропотливой работы мы наконец-то увидели, как выглядит черная дыра, и, что гораздо важнее, окончательно убедились, что такие объекты действительно существуют.

Лови волну!

Меньше чем за четыре года до того, как миру было представлено фото черной дыры, ученым удалось получить еще одно очень веское доказательство в пользу таких объектов, а заодно совершить открытие, которого ждали сотню лет. Речь идет об открытии гравитационных волн — их существование предсказал еще Эйнштейн в рамках общей теории относительности, но до 14 сентября 2015 года это была лишь гипотеза, хотя, как в случае с черными дырами, и очень достоверная.

Попытки поймать гравитационную волну на практике начались еще во второй половине ХХ века, и чтобы понять, почему успех пришел лишь полвека спустя, стоит вспомнить, что из себя представляют эти самые волны. Если представить пространство в виде натянутой ткани и поместить на нее шар, то ткань прогнется, а если добавить еще один шар, то оба тела скатятся друг к другу, а по полотну пройдут волны. То же самое происходит и в пространстве, когда взаимодействуют два тела, движущиеся друг к другу с ускорением — например, две звезды, вращающиеся вокруг общего центра. Они искажают пространство вокруг себя, отправляя в путешествие по Вселенной гравитационные волны.

Проблема в том, что эти колебания очень незначительны — упомянутые два шара на ткани тоже искажают пространство, но так ничтожно, что этим можно пренебречь. Другое дело — массивные звезды или черные дыры, но они находятся от нас на огромном расстоянии, а гравитационным волнам, как и любым другим, свойственно угасать. Когда они доходят до нас, степень искажения измеряется в величинах, которые в тысячи раз меньше атомного ядра. Первым, кто всерьез попытался их зафиксировать, стал американский физик Джозеф Вебер. Он собрал резонансный детектор и в 1969 опубликовал статью, где сообщал, что зафиксировал гравитационные волны. Но научное сообщество ему не поверило: амплитуда колебаний около 10−16, о которой он заявил, была слишком большой — согласно теоретическим расчетам, она должна быть хотя бы в миллион раз меньше. Многие исследователи пытались повторить его опыты, но ни один не добился успеха, и в 1970 году полученные им результаты были окончательно опровергнуты, хотя сам Вбер еще долго продолжал на них настаивать.

И хотя ученый услышал всего лишь шум, он сыграл важную роль в открытии гравитационных волн, вдохновив других исследователей на поиск новых, более действенных способов их зафиксировать. Детекторы становились все более надежными, снижался уровень шумов, но проект, который и привел к открытию, был основан лишь в 1992 году по предложению американских физиков Кипа Торна, Рональда Древера и Райнера Вайсса — в 2017 году Торн, Вайсс, а также еще один участник проекта, Барри Бэрриш, получат за свой вклад Нобелевскую премию по физике.

Проект получил название LIGO — он состоит из двух обсерваторий в США, находящихся на расстоянии около 3000 км друг от друга. Каждая из них представляет собой систему двух четырехкилометровых труб, расположенных в форме буквы Г. Очень грубо его устройство можно представить так: внутри труб создан глубокий вакуум, через который пущен лазер. В месте пересечения труб висит полупрозрачное зеркало с детектором, которое раздваивает сигнал лазера, и такие же зеркала стоят в конце каждой трубы. Волны света гасятся за счет специально подобранного расстояния между зеркалами, но как только оно хотя бы незначительно изменится, детектор зафиксирует вспышку, а измениться оно может как раз в том случае, если вмешается гравитационная волна, пришедшая из космоса. Две обсерватории нужны для того, чтобы исключить вмешательство шумов и других посторонних факторов, а кроме того, по отставании сигнала во времени можно примерно предположить, из какой области Вселенной пришла эта волна. Исторический сигнал, который был зафиксирован 14 сентября 2015 года, был порожден слиянием двух черных дыр — масса одной составляет около 36 солнечных, другой — около 29. Это открытие не только подтвердило существование черных дыр и всю ОТО, но и открыло новое поле для исследований. Гравитационные волны — еще один источник информации о Вселенной и ее объектах, и они многое могут нам рассказать не только о черных дырах — не в последнюю очередь ученые надеются получить о них информацию о слиянии нейтронных звезд и лучше понять их природу.

Бессрочная миссия

Более 50 лет назад NASA запустила два космических аппарата для исследования дальних планет Солнечной системы, которые получили названия «Вояджер-1» (старт — 5 сентября 1977 года) и «Вояджер-2» (старт — 20 августа 1977 года). Изначально предполагалось, что они полетят к Юпитеру и Сатурну, но по разным траекториям. В связи с последним фактом их запускали в последовательности, обратной их порядковым номерам: «Вояджер-1» должен был прилететь к Юпитеру и Сатурну раньше (так и случилось), и по этой причине стал «первым», хотя и стартовал вторым.

«Срок годности» аппаратов составлял около пяти лет — ученые планировали изучить две крупнейшие планеты Солнечной системы и их окрестности, этим и ограничившись. Но позднее траектория «Вояджера-2» была скорректирована так, чтобы тот «захватил» еще Уран и Нептун. И хотя ученые не слишком рассчитывали, что после завершения — вполне успешного — этих миссий аппараты продолжат передавать сигнал, они продолжают это делать до сих пор. В результате оба «Вояджера» стали первыми в истории рукотворными объектами, которые вышли в межзвездное пространство, и это одно из самых важных для науки событий последнего десятилетия. «Вояджер-1» оказался там примерно 25−26 августа 2012 года, а второй «Вояджер» долетел туда 10 декабря 2018 года.

С связи с этим событием не раз публиковались сенсационные заголовки о выходе «Вояджеров» за пределы Солнечной системы, но на самом деле это не так. Оба они по‑прежнему в ней находятся и покинут ее примерно через тридцать-сорок тысяч лет. Так что же они тогда покинули? На самом деле они вышли за пределы гелиопаузы — это условная граница, за которую уже не попадает солнечный ветер и где начинается межзвездное пространство. Но и это тоже само по себе сенсация — в 1977 году никто и надеяться не мог, что два аппарата с работающими приборами и остающиеся на связи с Землей доберутся так далеко, так что мы совершенно случайно получили очень ценный источник информации о том, что происходит на расстоянии более 100 астрономических единиц.

Кстати говоря, попутно выяснилось, что гелиопауза находится гораздо ближе, чем предполагалось ранее — «Вояджер-2» пересек ее на расстоянии 122 а.е. Теперь ученые заняты решением загадки, почему теоретические выкладки разошлись с фактическими данными. Кроме того, было измерено давление частиц и скорость звука в этой области Солнечной системы и подтверждено существование внутренней ударной волны, которая расположена перед гелиопаузой. Аппараты-долгожители продолжают передавать данные, но, к сожалению, и они не вечны — ученые считают, что они дотянут примерно до 2025 года, а потом связь с ними будет утеряна, и оба они отправятся в молчаливое путешествие по Вселенной.

Космический телескоп «Хаббл» сфотографировал вспышку в системе Eta Carinae на расстоянии 7500 световых лет от Земли. Eta Carinae - двойная звезда-гипергигант с совокупной светимостью более чем в 5 миллионов раз превосходящей солнечную. В 1837 году в этой системе произошла так называемая «Великая вспышка», в результате которой двойная звезда значительно увеличила свою яркость.

Она стала второй по яркости звездой после Сириуса на земном небе. Двойная звезда была видна невооруженным глазом и даже стала навигационным ориентиром для моряков в южных морях. Постепенно, к 1870-м годам, ее яркость уменьшилась, но с 1940 года стала увеличиваться опять.

Снимок сделан камерой, которая фиксирует ультрафиолетовое свечение. Синие участки на фото — это выбросы магния, а красные — азота.