Квантовый переход

Квантовый переход – невероятное открытие, объясняющее с научной точки зрения глобальные изменения, происходящие на нашей планете и напрочь разрушающее существующие представления об устройстве материального мира.

Это произошло в 2012 году, на рубеже памятного перехода в эру Водолея и истеричного ожидания конца Света. Произошло тихо и незаметно, но изменило буквально все вокруг. 2012 год действительно стал концом одного мира и началом другого.

Так что же произошло на самом деле?

10 лет, начиная с 2003 года, длился эксперимент, в котором ученые-ядерщики работали с атомом водорода (протоном) и зафиксировали странную пульсацию частицы протона (он то уменьшался, то снова становился обычных размеров). В январе 2013 года этот процесс внезапно закончился и было сделано невероятное открытие – частица протона уменьшилась на 4%. Долгое время ученые считали это ошибкой, влиянием других факторов, но, в конце концов, протон принял новое значение, и это стало научно подтвержденным фактом.

Изменилось все – его скорость, вращение, направление, диаметр. Это и есть квантовый переход, когда частица с одного уровня энергии скачкообразно переходит на другой уровень. Только при этом протон повел себя, как нейтронная звезда – был большим, а стал маленьким.

На первый взгляд – подумаешь, изменился-то чуть-чуть, мелочь! Но это только на первый взгляд. Потому что вслед за ним в одночасье «поменялась» вся органика, т.к. она состоит из водорода. За протоном следом двинулись остальные частицы, и то, что считалось в ядерной физике незыблемым, предстало в совершенно ином свете. Законы, работавшие как часы до 2013 года, вдруг перестали работать, потому что плотность материи стала другой. Она стала менее плотной. Неожиданно для всех открылось новое измерение, и наш мир перестал быть трехмерным. Появилась дверца в тонкие миры.

Ученые всего мира сплотились, забыв разногласия. Десятки ведущих институтов и лабораторий атомной физики месяц за месяцем перепроверяли друг друга, но все время приходили к одной и той же новой величине атома водорода. Если судить по законам нашего трехмерного мира – это невозможно. Как такое вообще может быть? Что смогло заставить поменяться окружающий мир?

Мы более не живем в трехмерном мире

Одно за одним со всех сторон посыпались радикальные научные открытия. Так немецкий телескоп Шпицер, который на несколько порядков точнее знаменитого Хаббла, с орбиты Земли увидел ультракрасные Галактики – темную материю, о которой говорили Учителя: «Наступит время, когда вы увидите Золотые Галактики». Они оказались ярче обыкновенных в 60 раз. Это открытие было сделано спонтанно.

Судите сами, еще в декабре 2012 года их не было, а январе 2013 года они появились чудесным образом. Нам всем известно словосочетание «инфракрасное излучение», а теперь появилось «ультракрасное» – новый физический термин, означающий «еще глубже в материю».

Обыкновенная электромагнитная шкала, которая представлена в учебниках физики и справочниках, увеличилась на три главы в инфракрасном диапазоне и на три главы в ультрафиолете. Это открылась материя, которой до 2013 года не было, она не была проявлена по разным причинам, а теперь проявилась и физические приборы уже могут ее зафиксировать.

Понятно, что энергетический спектр нового водорода, совершенно отличен от старого спектра. Новый спектр ультракрасного цвета, более глубинный, чем инфракрасный. Именно этот диапазон стал ведущим. А мы живем и не знаем, что воспринимаем совершенно другие энергетические спектры. А ведь это все восходит к сознанию человека.

Тут же последовало еще одно открытие – до 2013 года ученые-астрофизики знали, что наша Солнечная система двигалась в Черную дыру. Они утверждали, что мы идем в область совершенно неизведанных энергий и наше будущее под большим вопросом. А сейчас дыры нет, этот глобальный астрофизический объект из центра нашей Галактики просто пропал!

Ученые не на шутку подзависли, открытие сразу же засекретили. А спустя два месяца после оглашения оно навсегда пропало из научных журналов и интернета.

Что произошло – неизвестно. Видимо, мы прошли портал черной дыры, и он закрылся. Но вместо нее внезапно появился другой объект, и это тоже научное открытие, но уже 2014 года – Магнитар – пульсирующая звезда, супер-загадочный астрономический объект, разбрызгивающий во все стороны жидкое магнитное поле, некую субстанцию, которой пока нет названия. Сначала в марте 2014 года этот Магнитар услышали в радиодиапазоне и стали наблюдать, а в мае увидели – звезда засветилась синим цветом. Невероятно!

Следующая новость: была уточнена постоянная Хаббла, которая говорила об интенсивном расширении Вселенной. Вокруг нее шли нешуточные споры. В итоге, пришлось признать, что утверждение об интенсивности расширения Вселенной оказалось неверным. Согласно последним данным Вселенная стала меньше, галактики никуда не разбегаются, а скорее наоборот, и большой вопрос – был ли большой взрыв? А, может, была трехмерная иллюзия, а мир развивался по-другому?

Одним словом, изменилось все на свете – изменилось время, энергия, взаимодействия. Изменилось наше восприятие и мы становимся теми многомерными существами, которые были изначально задуманы всеми Высшими Силами.

Мозг человека – это черный ящик

Еще в 2005 году ученые-нейрофизиологи открыли в мозгу человека участок, который назвали «синим пятном», но на него не обратили особого внимания – мало ли чего еще в мозге есть неизученного и непонятного. Но летом 2014 года это синее пятно в гиппокампе (отделе головного мозга, отвечающим за закрепление воспоминаний, за создание эмоций и пространственную ориентацию) тоже засветилось. У некоторых излучение настолько сильное, что если прищуриться, иногда оно видно как серебряный нимб над головой. Это новое органическое тело внутри нас, и оно пульсирует, созвучно Магнитару. Это единая система и у них единый базовый ритм.

Пришло время, о котором нам говорили эзотерики, когда мы будем жить в тонком мире, в котором все управляется мыслью: захотел – стул передвинул, захотел – полетел. Пока мы еще не дошли до такой концентрации энергии мысли, но на одну ступеньку стали выше. И некоторые феномены уже начали проявляться.

В нашем апокалиптичном мире появляется все больше и больше людей-светлячков, из которых исходит невидимый свет. Такие люди сразу выделяются из толпы своими мыслями, убеждениями, поступками. До этого момента жесткое магнитное поле Земли сдерживало нашу генетическую структуру, и этим своеобразным бонусом могли обладать лишь избранные (в основном их и изображали с золотым нимбом на иконах). Сегодня новое магнитное поле стало мягче, и невидимые потоки одухотворенной энергии, пронизывающую нашу Вселенную, проникают в наши тела и нашу нервную систему, насыщая ее своим светом.

Идет перезагрузка нервной системы, мы перестаем видеть все только в трех измерениях, у нас становятся другими глаза. И это еще один удивительный факт: в течение последних нескольких тысяч лет у нас у всех в глазу было, так называемое, слепое пятно. Это зрительный нерв, уходящий глубоко в череп и заканчивающийся «тупиком» – заглушкой из белковой ткани. Это слепое пятно закрывало три четверти нашего сферичного зрения. Оно явно «мешало», но мозг до настоящего времени успешно нивелировал нюансы и создавал иллюзию видимости без помех. Сейчас же слепое пятно стало само собой растворяться и исчезать. Что послужило причиной? По всей видимости, эксперимент закончен. Человечеству нужно было изучить плотный план нашего мира, и эту задачу мы выполнили. И теперь нам, живым, становится доступен «тот Свет» и видение многомерности.

Это открытие планетарного масштаба, и это заметили ученые во всем мире. Изменения коснулись всех важнейших систем нашего организма, которые сейчас переписываются на клеточном уровне. Вместо животного «бей» и «беги» начинает проявляться осознанное разумное восприятие текущего момента. В головном мозге растворяются старые пакеты нейронов, а с ними и все наши материализованные привычки, которые вошли на уровне автопилота в нашу плоть и кровь. Все, что мы делаем механически, все к чему мы привыкли с детства и что нами уже не осознается, что делаем и не замечаем как – все эти старые пакеты памяти проходят ревизию.

Например, сидите вы на лавочке или дома в спокойном состоянии и вдруг раз – ничего не помню. Это длится несколько секунд, и вы снова возвращаетесь в реальность. Знайте, в эти моменты у вас выключаются какие-то старые пакеты и загружаются новые энергетические пласты. Псевдозабывчивость – это освобождение места для нового. Самое главное, что мы приобретаем – ясное видение, яснознание. Поверьте, способность видеть ситуации и людей насквозь, очень сильно меняет сознание и позволяет не только умело пользоваться готовым опытом, но и дает сильный толчок к дальнейшему развитию.

Космическое излучение и конфликты: чего боятся астронавты перед миссией на Марс

Колонизация Марса

В феврале 2019 года директор NASA Джим Брайденстайн сказал, что пилотируемая экспедиция может отправиться на Марс уже в середине 2030-х. И хотя научная ценность такой миссии все еще вызывает сомнения, в качестве политического шага она была бы грандиозной.

Путешествие людей на Марс — пугающая перспектива. Астронавтам понадобится не менее 9 месяцев, чтобы туда добраться, год они проведут на самой планете, а затем потратят еще 9 месяцев на дорогу домой. В течение этого времени они будут подвергаться как высокому уровню излучения, так раздражающим привычкам своих коллег. Трудно сказать, какой из этих факторов может быстрее привести к большим проблемам. Поэтому американское космическое агентство NASA изучает способы сохранения как физического, так и психического здоровья будущих марсианских путешественников. На собрании Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS), состоявшемся в Вашингтоне, ученые рассказали о своей работе в этих направлениях.

Одним из таких проектов является известное исследование близнецов NASA Twin Study, полные результаты которого будут опубликованы в ближайшие несколько месяцев. В исследовании задействованы астронавты-близнецы Марк и Скотт Келли. Скотт был доставлен на Международную космическую станцию (МКС) в 2015 году, и прожил на орбите 12 месяцев. Марк оставался на Земле в течение того же периода. Оба мужчины регулярно сдавали образцы крови и мочи для научного анализа. Оба также провели ряд физических и умственных испытаний. Не зная точно, что может измениться в теле Скотта, 10 исследовательских групп по всей Америке изучали образцы, отслеживая как можно больше молекулярных, когнитивных и физических изменений.

Близнецы-астронавты Марк и Скотт Келли,

участники исследования NASA Twin Study

Как рассказал Крис Мейсон из медицинского кампуса Коренллского университета, эти команды нашли много сюрпризов. Например, теломеры Скотта стали длиннее во время его пребывания в космосе. Теломеры — это участки ДНК, которые «закрывают» конец хромосом в ядре клетки и становятся короче по мере ее старения.

Затем доктор Мейсон сравнил работу генов Скотта с генами его брата Марка на Земле. Он обнаружил, что гены в организме Скотта, связанные с иммунной системой, стали очень активными. Это также относится к клеточному механизму, связанному с восстановлением ДНК. 

«Это почти как если бы тело находилось в состоянии повышенной готовности, — сказал он. — Что неудивительно, учитывая стресс от космического полета». 

Еще одним удивительным наблюдением было присутствие множества фрагментов митохондрий в крови Скотта. Митохондрии представляют собой крошечные структуры внутри клетки, которые высвобождают энергию из сахара. Они имеют тенденцию попадать в кровоток только тогда, когда клетки повреждены или умирают от стресса.

Хорошая для Скотта Келли новость заключается в том, что почти все тысячи изменений, произошедших в его теле, вернулись в норму вскоре после возвращения на Землю. Это говорит о том, что здоровое человеческое тело, по большей части, хорошо восстанавливается после стресса долгого космического полета. Но каким бы детальным ни было исследование близнецов, размер выборки в два все еще очень ограничен.

В ближайшие годы NASA планирует провести десятки долгосрочных испытаний на людях, в том числе на астронавтах, направляющихся на Луну в рамках подготовки к будущим полетам на Марс.

Астронавт NASA Скотт Келли провел на МКС 12 месяцев

Профилактика конфликтов

Когда Скотт Келли вернулся с МКС, он сказал, что для успешной миссии в космосе слаженная командная работа является приоритетной. Действительно, критически важным во время экспедиции на Марс будет предотвращение социальных проблем среди астронавтов, ведь такая миссия будет включать около 6 человек, возможно, из разных культур. Они соберутся вместе на три года в пространстве, размеры которого не превышают небольшой дом. Не будет у них и возможности для побега в случае непредвиденных обстоятельств.

Одной из попыток смоделировать эти условия было исследование Ношира Контрактора, профессора поведенческих наук в Северо-западном университете Иллинойса. Он изучал группы людей, длительное время находившихся в изоляции в Космическом центре Джонсона в Хьюстоне (Техас). Здесь добровольцев запирают на срок до 45 дней, имитируя космические полеты. Они находятся в состоянии физиологического и психологического стресса и контролируются днем и ночью.

Как путешествовать во времени: все способы и парадоксы

Идея, что можно попасть в прошлое или будущее, породила целый жанр хронофантастики, — и кажется, что все возможные парадоксы и подводные камни нам давно известны. Теперь мы читаем и смотрим такие произведения не ради того, чтобы взглянуть на другие эпохи, а ради путаницы, которая неизбежно возникает при попытках нарушить ход времени. Какие же фокусы со временем лежат в основе всех хроноопер и какие сюжеты можно собрать из этих кирпичиков? Давайте разбираться.

Разбудите, когда наступит будуще

Самая простая задача для путешественника во времени — попасть в будущее. В таких историях можно даже не продумывать, как именно устроен временной поток: поскольку будущее на наше время не влияет, сюжет почти не будет отличаться от полёта на другую планету или в сказочный мир. В каком-то смысле все мы и так путешествуем во времени — со скоростью одна секунда в секунду. Вопрос только в том, как увеличить скорость.

В XVIII-XIX веках одним из фантастических явлений считались сновидения. Летаргический сон приспособили для путешествий в будущее: Рип ван Винкль (герой одноимённого рассказа Вашингтона Ирвинга) проспал двадцать лет и очутился в мире, где все его близкие уже умерли, а его самого успели забыть. Такой сюжет сродни ирландским мифам о народе холмов, который тоже умел манипулировать временем: тот, кто провёл под холмом одну ночь, возвращался через сотню лет.

Этот метод «попадания» не устаревает

С помощью снов писатели того времени объясняли любые фантастические допущения. Если рассказчик сам допускает, что диковинные миры ему привиделись, какой с него спрос? К такой хитрости прибегнул Луи-Себастьен де Мерсье, описывая «сон» об утопическом обществе («Год 2440»), — а это уже полноценное путешествие во времени!

Впрочем, если путешествие в будущее нужно правдоподобно обосновать, сделать это без противоречий с наукой тоже несложно. Прославленный «Футурамой» метод криогенной заморозки в теории может сработать — поэтому сейчас многие трансгуманисты стараются сохранить свои тела после смерти в надежде, что медицинские технологии будущего позволят их оживить. Правда, по сути это просто адаптированный под современность сон ван Винкля, поэтому сложно сказать, считать ли это «настоящим» путешествием.

Быстрее света

Для тех, кто хочет всерьёз поиграть со временем и углубиться в дебри физики, лучше подойдёт путешествие со скоростью света.

Теория относительности Эйнштейна позволяет на околосветовых скоростях сжимать и растягивать время, чем в фантастике с удовольствием пользуются. Знаменитый «парадокс близнецов» гласит, что если долго носиться по космосу на околосветовой скорости, за год-другой таких полётов на Земле пройдёт пара веков.

Более того: математик Гёдель предложил для уравнений Эйнштейна такое решение, при котором во вселенной могут возникать временные петли — нечто вроде порталов между разными временами. Именно этой моделью воспользовались в фильме «Интерстеллар», сперва показав разницу в течении времени возле горизонта чёрной дыры, а потом и прокинув с помощью «кротовой норы» мостик в прошлое.

Все сюжетные повороты, которые сейчас придумывают авторы хроноопер,

уже были у Эйнштейна и Гёделя (снято на iPhone 5  😉 )

Можно ли таким образом попасть в прошлое? Учёные в этом сильно сомневаются, но фантастам их сомнения не мешают. Достаточно заявить, что превышать скорость света запрещено только простым смертным. А Супермен может сделать вокруг Земли пару оборотов и вернуться в прошлое, чтобы предотвратить гибель Лоис Лейн. Да что там скорость света — даже сон может работать в обратном направлении! А у Марка Твена янки получил ломом по голове и стал «попаданцем» при дворе короля Артура.

Конечно, в прошлое летать интереснее — как раз потому, что оно неразрывно связано с настоящим. Если автор вводит в историю машину времени, он обычно хочет как минимум запутать читателя временными парадоксами. Но чаще всего главная тема в таких историях — борьба с предопределением. Можно ли изменить собственную судьбу, если она уже известна?

Причина или следствие?

Ответ на вопрос о предопределении — как и сама концепция путешествия во времени — зависит от того, по какому принципу устроено время в конкретном фантастическом мире.

Терминаторам законы физики не указ

В реальности главная проблема с путешествием в прошлое не скорость света. Если отправить назад во времени что угодно, хотя бы сообщение, это нарушит фундаментальный закон природы: принцип причинности. Даже самое захудалое пророчество — уже в каком-то смысле путешествие во времени! Все известные нам научные принципы строятся на том, что сперва происходит событие, а потом у него возникают последствия. Если следствие опережает причину, это ломает законы физики.

Чтобы «починить» законы, надо придумать, как мир реагирует на такую аномалию. Тут-то фантасты и дают волю воображению.

Если жанр фильма — комедия, то риска «сломать» время обычно нет: все поступки героев слишком малозначительны, чтобы повлиять на будущее, и главная задача — выпутаться из собственных проблем

Можно заявить, что время — единый и неделимый поток: между прошлым и будущим как бы натянута нить, по которой можно перемещаться.

Именно в такой картине мира возникают самые известные петли и парадоксы: например, если в прошлом убить своего дедушку, можно исчезнуть из вселенной. Появляются парадоксы из-за того, что эта концепция (философы называют её «Б-теорией») утверждает: прошлое, настоящее и будущее столь же реальны и неизменны, как и привычные нам три измерения. Будущее пока что неизвестно — но рано или поздно мы увидим тот единственный вариант событий, который должен произойти.

Такой фатализм порождает самые ироничные истории о путешественниках во времени. Когда пришелец из будущего пытается исправить события прошлого, он внезапно обнаруживает, что сам стал их причиной, — более того, так было всегда. Время в таких мирах не переписывается — в нём просто возникает причинно-следственная петля, и любые попытки что-то изменить лишь закрепляют изначальный вариант. Этот парадокс одним из первых подробно описал Роберт Хайнлайн в новелле «По собственным следам» (1941), где оказывается, что герой выполнял задание, полученное от самого себя.

Герои мрачного сериала «Тьма» от Netflix отправляются в прошлое, чтобы расследовать преступление, но поневоле вынуждены сами совершать поступки, которые к этому преступлению ведут

Бывает и хуже: в более «гибких» мирах неосторожный поступок путешественника может привести к «эффекту бабочки». Вмешательство в прошлое переписывает разом весь временной поток — и мир не просто меняется, а напрочь забывает, что изменился. Обычно только сам путешественник помнит, что раньше всё было иначе. В трилогии «Назад в будущее» за прыжками Марти не мог уследить даже док Браун — но он хотя бы полагался на слова товарища, когда тот описывал изменения, а обычно таким историям просто никто не верит.

В общем, однопоточное время — штука запутанная и безысходная. Многие авторы решают себя не ограничивать и прибегают к помощи параллельных миров.

Сюжет, в котором герой оказывается в мире, где его рождение кто-то отменил, пошёл от рождественского фильма «Эта прекрасная жизнь» (1946)

Раздвоение времени

Эта концепция не только позволяет избавиться от противоречий, но ещё и захватывает воображение. В таком мире возможно всё: каждую секунду он делится на бесконечное множество похожих друг на друга отражений, отличающихся парой мелочей. Путешественник во времени на самом деле ничего не меняет, а лишь скачет между разными гранями мультиверсума. Такой сюжет очень любят в сериалах: почти в любом шоу найдётся серия, где герои оказываются в альтернативном будущем и пытаются вернуть всё на круги своя. На бесконечном поле и резвиться можно бесконечно — и никаких парадоксов!

Сейчас в хронофантастике чаще всего используют модель с параллельными мирами (кадр из «Звёздного пути»)

Но самое интересное начинается, когда авторы отказываются от «Б-теории» и решают, что фиксированного будущего не бывает. Может, неизвестность и неопределённость и есть нормальное состояние времени? В такой картине мира конкретные события происходят только на тех отрезках, на которых есть наблюдатели, а остальные моменты — всего лишь вероятность.

Прекрасный пример такого «квантового времени» показал Стивен Кинг в «Тёмной башне». Когда Стрелок невольно создал временной парадокс, он едва не сошёл с ума, потому что помнил одновременно две линии событий: в одной он путешествовал в одиночку, в другой со спутником. Если герою попадались на глаза свидетельства, напоминавшие о прошлых событиях, воспоминания об этих точках складывались в одну непротиворечивую версию, но промежутки были словно в тумане.

Квантовый подход в последнее время популярен — отчасти благодаря развитию квантовой физики, а отчасти потому, что он позволяет показывать ещё более запутанные и драматичные парадоксы.

Марти Макфлай едва не стёр себя из реальности, помешав своим родителям познакомиться. Пришлось срочно всё исправлять!

Взять, например, фильм «Петля времени» (2012): как только молодое воплощение героя совершало какие-то действия, пришелец из будущего тут же их вспоминал — а до того в его памяти царил туман. Поэтому он старался не вмешиваться лишний раз в своё прошлое — например, не показывал молодому себе фотографию будущей жены, чтобы не сорвать их первую неожиданную встречу.

«Квантовый» подход виден и в «Докторе Кто»: раз Доктор предупреждает спутников о специальных «фиксированных точках» — событиях, которые нельзя изменить или обойти, — значит, вся остальная ткань времени подвижна и пластична.

Впрочем, даже вероятностное будущее блекнет по сравнению с мирами, где Время обладает собственной волей — или на его страже стоят существа, подстерегающие путешественников. В такой вселенной законы могут работать как угодно — и хорошо ещё, если со стражами можно договориться! Самый яркий пример — лангольеры Стивена Кинга, которые после каждой полуночи съедают вчерашний день вместе со всеми, кому не повезло там оказаться.

Почему существует Вселенная? Философ и писатель Джим Холт о тайнах бытия

Галактика по соседству - Андромеда, в ультрафиолетовых лучах,

NASA

Почему существует мир, почему в нём есть мы, почему вообще что-то есть вместо пустоты? Артур Шопенгауэр сказал, что те, кому неинтересен вопрос бытия, страдают слабоумием. Довольно категоричное заявление, но нас-то вопрос интересует, так ведь?

Философ и писатель Джим Холт, задумавшись над этой задачей, рассмотрел различные варианты ответов, составил уравнения, разоблачил элегантную Вселенную и рассказал о плюсах и минусах посредственной реальности. О своих выводах он рассказал на конференции TED.

Выступление Джима Холта с лекцией «Почему существует Вселенная?» с русскими субтитрами (ниже стенограмма):

Почему существует Вселенная? Почему... Ладно, ладно. Это же загадка мироздания. Давайте посерьёзнее. Почему существует мир, почему в нём есть мы, почему вообще что-то есть вместо пустоты? Это же наиглавнейшее «почему».

Я буду говорить о тайне бытия, о загадке бытия, о том, к чему мы в этом вопросе пришли, и почему вам должно быть не всё равно, – ведь вам не всё равно, я надеюсь. Философ Артур Шопенгауэр сказал, что те, кому не интересен вопрос бытия, вопрос мирового бытия, страдают слабоумием. Довольно сурово, но тем не менее. Это называют самой величайшей и грандиозной тайной, самым глубоким и масштабным вопросом, стоящим перед нами. Над ним бились великие мыслители.

Людвиг Витгенштейн, возможно, величайший философ XX века, был поражён тем, что мир вообще существует. В своём «Логико-Философском Трактате», в положении 6.44, он писал: «Мистическое не то, как мир есть, но то, что он есть».

Если вам не нравятся сентенции философов, возьмите учёного. Джон Арчибальд Уилер, один из величайших физиков XX века, научный руководитель Ричарда Фейнмана, создатель термина «чёрная дыра», сказал: «Я хочу знать, почему квант, почему Вселенная, почему бытие?» А мой друг Мартин Эмис – простите, я сегодня буду часто бросаться громкими именами, придётся вам привыкнуть – так вот, мой добрый друг Мартин Эмис сказал однажды, что нам понадобится ещё пять Эйнштейнов для разгадки тайны происхождения Вселенной. Не сомневаюсь, что среди вас сегодня есть пять Эйнштейнов. Есть хоть один? Отзовитесь. Нет? Никого? Ну ладно.

«Сейчас. Физика времени». Отрывок из книги Ричарда Мюллера

Если Большой взрыв не был началом Вселенной, как это началось?

Ричард Мюллер, профессор Калифорнийского университета в Беркли, собирает все достижения современной физики и предлагает читателям сложить из них пазл. Он рассказывает об открытиях Эйнштейна, о черных дырах, в которых, возможно, сосредоточена большая часть энтропии Вселенной, делится последними новостями из квантовой физики, а также исследует три модели движения времени.

Это сигнал из первоздания

Далеко позади что-то бормочут микроволны,

Испущенные первовеществом «илемом» в давнем прошлом

При трех градусах по Кельвину.

Они неразличимы в свете звезд.

С извинениями, Генри Лонгфелло

_____________________________

Из небольшой искры возгорается величественное пламя.

Данте Алигьери

Замечательный результат модели Вселенной Леметра: она создает возможность обернуться назад во времени — назад, еще назад и еще. Я заглянул в прошлое на 14 миллиардов лет.

Вселенная точного определения не имеет, однако астрономически ее можно описать как совокупность наблюдаемых и ненаблюдаемых, материальных и нематериальных объектов, силовых полей и прочего, содержащегося в окружающем нас пространстве, включая само пространство и исключая то, что находится за его границами, если таковые существуют. Иначе говоря, Вселенная — это все, что нас окружает.

Вы обращаетесь в прошлое все время. Когда смотрите на человека, стоящего от вас в полутора метрах, видите его не сиюминутного: вы видите, каким он был 5 миллиардных долей секунды назад (столько надо свету, чтобы пролететь это расстояние). Поднимая взор на Луну, видите ее тоже не той, какая она сейчас, а какой была 1,3 секунды назад. Когда щуритесь на Солнце, видите, в каком оно было состоянии 8,3 минуты назад. Если Солнце вдруг взорвалось семь минут назад, то пока мы не имеем об этом ни малейшего представления.

Наиболее отдаленные и древние сигналы из космоса, которые удалось уловить, — космическое микроволновое (реликтовое) излучение. Это так называемые первичные сигналы. Мы верим, что они начали свое путешествие 14 миллиардов лет назад. И когда смотрим на них (с помощью микроволновой камеры), видим Вселенную того времени. Свет (микроволны — это низкочастотный свет) показывает, чтó существовало во Вселенной огромное время назад и на огромном удалении от нас. Этот свет путешествовал в космосе целых 14 миллиардов лет, чтобы достичь нас.

Если бы Земля вращалась иначе

Как ни странно, продолжительность суток в большинстве фантастических произведений принимается как константа. Даже в самых экзотических мирах сутки чаще всего равны 24 часам или хотя бы близки к этому значению; год при этом также обычно равен земному и разделён на 12 месяцев. Такой подход помогает не запутаться в местном летоисчислении. Но мир, причём не только фантастический, но и реальный, может жить совсем по иным астрономическим часам.

Сутки

Как известно, длительность суток зависит от периода обращения планеты вокруг собственной оси, причём этот период может колебаться в довольно широких пределах. Например, меркурианские сутки длиннее земных в 58,7 раза, а венерианские — и вовсе в 116,8 раза. Сама Земля четыре миллиарда лет назад делала один оборот всего за восемь часов, и, если бы не Луна, отнимающая у планеты часть энергии, сутки и сейчас были бы примерно втрое короче.

Очень медленное вращение Венеры, возможно, объясняется тем,

что в прошлом она имела необычайно массивный спутник — Меркурий.

На нынешний момент рекордсменом Солнечной системы по скорости вращения является Юпитер, делающий один оборот за 9,5 часа. Верхние слои атмосферы этого гиганта несутся со скоростью 12,6 км/с. Это больше второй космической скорости для Земли и составляет около 30% от первой космической скорости для самого Юпитера. На его экваторе центробежная сила «съедает» почти треть веса.

Земле для такого эффекта пришлось бы делать оборот за четыре часа. Практическим же последствием стремительного вращения на «влажной» планете станет затопление экваториальной области, поскольку вода за счёт роста центробежной силы «стянется» к экватору. Помимо того, у полюсов значительно возрастёт ускорение свободного падения.

Короткие сутки благоприятно влияют на климат, сокращая разницу между дневными и ночными температурами. Растениям, а также мелким и малоподвижным животным небольшая продолжительность дня (или ночи, если они активны в темноте) неудобств не создаст. Но вот крупные звери за пару часов далеко не всегда успеют завершить дневные дела, в том числе охоту. Так что хищникам, видимо, придётся научиться равно эффективно действовать при любой освещённости.

Значительно более длинные (в два или три раза) сутки также изменят жизнь на планете — сложно судить, к лучшему или к худшему. Жаркие пустыни к вечеру будут раскаляться так, что их жителям придётся скрываться в подземных убежищах, к утру же барханы покроет иней. А вот день, тянущийся неделями (и тем более вечный день, если планета всегда повёрнута к светилу одним боком) будут означать адское пекло на дневной стороне, ледник на ночной и неутихающую бурю у терминатора. В то же время для мира, находящегося слишком близко или слишком далеко от светила, это может стать преимуществом: пригодным для жизни окажется хотя бы одно из полушарий.

Верхние слои атмосферы Юпитера на экваторе завершают оборот на несколько минут 
раньше, чем вблизи полюсов. Ядро же планеты вращается быстрее атмосферы.

Если в системе больше одной звезды, то понятие «сутки» вообще теряет привычный смысл. В зависимости от расположения солнц «день» может наступить на обоих полушариях одновременно, или на одном из них будет ночь, а на другом — «двойной день». Правда, вероятность существования в ближайшей к нам тройной системе альфы Центавра обитаемых планет, подобных Пандоре из нашумевшего «Аватара», невысока. Две главные звезды обращаются там вокруг общего центра тяжести на расстоянии всего 23 астрономических единиц друг от друга (чуть больше, чем между Солнцем и Ураном). В таких условиях планета едва ли сможет миллиарды лет находиться на стабильной орбите.

Яркие цветовые круги Ньютона, Гёте и других теоретиков цвета (1665-1810)

Мыслители 17-го и 18-го веков развили множество теорий цвета и света. Художники, химики, картографы, поэты и даже энтомологи... казалось, у каждого была своя теория цвета. А каскад открытий (дифракция, интерференция, двойное лучепреломление) лишь усугубил всеобщий разлад. Рене Декарт проводил и описывал исследования оптики, Исаак Ньютон выдал свой знаменитый труд «Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света», свои взгляды на природу и восприятие цвета были и у Гёте.

В 1672 году Ньютон написал революционную «Новую теорию света и цветов». В ней он изложил свои эксперименты с призмами, доказавшие, что белый свет состоит из семи различных цветов. Учёные обсуждали теорию Ньютона в 19 веке, в итоге её нашли убедительной.

Цветовое колесо Гёте из книги «К теории цвета», которым он проиллюстрировал главу «Аллегорическое, символическое и мистическое использование цвета», 1809 год.

Среди несогласных с ньютоновской теорией оказался поэт, философ и естествоиспытатель Иоганн Вольфганг Гёте. Своё мнение он выразил в 1809 году работой «К теории цвета», которую проиллюстрировал аккуратно нарисованными от руки цветовыми диаграммами и кругами (выше). Несмотря на ошибочность, взгляды Гёте возымели историческое значение в основном в области физиологии и психологии зрения.

Со времён Ньютона и позднее теоретики цвета разрабатывали концепции с цветовыми кругами, первый из которых 1704 года приписывают Ньютону.

В цветовом круге Ньютона располагались «красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, индиго и фиолетовый в естественной последовательности на вращающемся диске». Четыре года спустя художник Клод Буте создал свои 7-цветные и 12-цветные круги (ниже), основанные на ньютоновских теориях. Художники, химики, картографы, поэты и даже энтомологи... казалось, у каждого была теория цвета, обычно сопровождаемая продуманными цветными схемами и диаграммами.

7-цветные и 12-цветные круги художника Клода Буте, 1708 год.

Цветовое колесо служило одной из многих форм представления зачастую контрастирующих теорий. Например, Жак-Фабьен Готье утверждал, что первичными цветами были чёрный и белый. Но колесо и основные идеи Ньютона о нём, почти не претерпев изменений, легли в основу правильной теории цветов. Колесо 1766 года британского энтомолога Мозеса Харриса демонстрирует 7-цветную схему Ньютона, упрощенную до 6 первичных и вторичных цветов с третичными градациями между ними. Другой энтомолог, Иоганн Игнац Шиффермюллер, изобразил 12-цветное колесо (ниже).

Нобелевские лауреаты: Эгаш Мониш. «Отец» лоботомии

Португальский психиатр и нейрохирург Эгаш Мониш

Nobel Foundation/Wikimedia Commons

Все, кто смотрел или читал «Пролетая над гнездом кукушки», помнят о страшной судьбе Патрика Макмерфи. Та операция, которая сгубила его, действительно массово применялась в сумасшедших домах в США и даже принесла Нобелевскую премию по физиологии и медицине своему создателю, хотя он был достоин награды совсем за другое свое изобретение. Об этом человеке и пойдет сегодня речь.

Конечно, вы догадались, что речь пойдет о лоботомии. Хотя в списке вердиктов Нобелевского комитета этого слова вы не найдете. Как и не найдете подлинного имени создателя. Потому что он сам назвал свое детище иначе, и звали его по-другому

Эгаш Мониш (Антонио Каэтану ди Абреу Фрейри)
Родился 29 ноября 1874 года, Аванка, Португалия
Умер 13 декабря 1955 года, Лиссабон, Португалия
Нобелевская премия 1949 года (1/2 премии, вторую половину получил Вальтер Гесс). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие терапевтического воздействия лейкотомии при некоторых психических заболеваниях» (for his discovery of the therapeutic value of leucotomy in certain psychoses).

Как Мониш стал Монишом

Злые языки говорили, что родившийся в 1874 году в небольшом городке Аванка последний представитель старинного и знатного португальского аристократического рода Антонио Каэтану ди Абреу Фрейри был очень тщеславным человеком, чему способствовало активное и профессиональное занятие политикой. Именно поэтому он вернулся в медицину, где шансы на бессмертное имя казались больше. Впрочем, другие источники называют его очень скромным человеком. Удивительно другое: оба своих важных изобретения он сделал уже на шестом и седьмом (!) десятке своей жизни.

В медицинских справочниках фамилию Абреу Фрейри искать бессмысленно. Еще студентом молодой человек начал писал памфлеты на либерально-республиканские темы против португальской монархии. По голове юного аристократа за это бы не погладили, поэтому ему пришлось взять псевдоним в честь португальского деятеля XII века Эгаша Мониша. Учился он в спокойном Коимбрском университете, колебался между математикой и медициной, выбрал последнюю и получил степень в 1899 году — за диссертацию о дифтерии. В том же году началась болезнь — подагра, которая в будущем помешала ему еще раз войти в историю.

Впрочем, медицину Мониш забросил достаточно быстро: в 1902 году он еще отметился монографией по патофизиологии секса, однако уже в 1903 году общественная деятельность взяла верх, и Мониш стал депутатом португальского парламента, которым пробыл 14 лет.

Мониш-парламентарий

Wikimedia Commons

Неврологическую работу он все же продолжил. Например, в 1917 году Фрейри-Мониш обобщил полученные в Первую мировую войну знания о ранениях головы в обширной монографии «Военная неврология». Видимо, уже тогда он задумался, что некоторые повреждения мозга могут принести определенную пользу. К тому же в 1917 году политический вес Мониша стал настолько большим, что именно ему доверили подписывать Версальский договор со стороны Португалии, а затем стать послом в Испании… Год спустя он вообще стал министром иностранных дел.

Эгаш Мониш среди книг. 1918 год

Wikimedia Commons

Если бы атмосфера была в сто раз плотнее

Представьте мир летающих китов и лесов, парящих выше грозовых туч. Мир со сверхплотной атмосферой и огромным давлением. Что, если бы воздух на Земле был гуще в сто раз? И смогли бы на ней обитать живые существа? Давайте пофантазируем.

Что было бы, если б климат на Земле оказался другим? Он и так не одинаков: есть душная сельва и ледяные пустыни. В давнем геологическом прошлом случались как глобальные оледенения, по своему масштабу превосходящие ледниковые периоды человеческой эры, так и потепления, при которых тропические леса распространялись едва ли не до полюсов.

Фактически любые вариации средней температуры на планете приведут лишь к изменению относительной площади тундры и джунглей. К примеру, меняя влажность, мы получим сплошную пустыню, ничем, в сущности, не отличающуюся от Намиб или Атакамы, либо безбрежное море.

Первичную атмосферу планеты приобретают ещё на этапе формирования. Позже она освобождается от лёгких газов (за счет их «убегания» в космос) и заполняется вулканическими выбросами

Конечно, если подойти к делу радикально, с размахом увеличив либо уменьшив, допустим, количество получаемого нашей планетой тепла в 10-100 раз, места для привычных условий уже не найдётся. Мир или превратится в оплавленную пустыню, или покроется панцирем мёрзлых газов. Но Меркурием и Плутоном мы уже располагаем в пределах Солнечной системы, даже не напрягая фантазии.

Естественная граница климатических отклонений, о которых стоит говорить, — способность человека к выживанию без помощи высоких технологий. Потому что с их помощью, не меняя образа жизни, приспособиться можно ко всему. Даже к отсутствию климата как такового. Уже в наши дни строительство городов на орбите или колонизация Луны — всего лишь вопрос затрат и целесообразности. Ограничено в возможностях только тело. Разум же позволяет освоить газовые океаны Юпитера, ледяные осколки на границах Солнечной системы, даже космическую пустоту. Но это уже будут не человеческие миры: людям в них достанутся лишь крошечные рукотворные островки.

Не втиснуто в узкие рамки только давление. Атмосферу нельзя сделать слишком разреженной. Даже вдвое менее плотная, она уже не будет пригодной для человека. Но её можно изрядно «загустить».

Иду в глубину

Итак. Какое же давление может вынести человек?

Максимальная достигнутая при погружении с аквалангом глубина — 330 метров. Всплытие после этого занимает почти девять часов

Глубину погружения с аквалангом ограничивает опасность глубинного опьянения, вызываемого проникающим в кровь азотом. Сам по себе этот применяемый для наркоза газ безвреден, но, начав по дури разговаривать с рыбами, ныряльщик рискует потерять загубник. Проблему решает применение специальной дыхательной смеси на основе гелия, позволяющей человеку уйти на глубину до 300 метров. Только при давлении свыше 30 атмосфер даёт знать о себе так называемый «гелиевый барьер», также связанный с расстройством психики и двигательных функций.

Однако ещё в конце 60-х годов прошлого века было установлено, что при условии последовательной смены нескольких дыхательных смесей гелиевый барьер вполне преодолим. Добровольцы на испытаниях начинали испытывать дискомфорт лишь при давлении в 240 атмосфер! Это эквивалентно погружению почти на два с половиной километра. То есть человек в теории способен вынести те же условия, что и кашалот.

Считается, что кашалот может опускаться на глубину до трёх километров, охотясь на гигантских кальмаров. Но загадкой остаётся, чем сами кальмары могут питаться на такой глубине? Разве что не рассчитавшими сил кашалотами.

Сравнение с кашалотом, впрочем, не вполне правомерно. Ведь кит не дышит под водой. Его лёгкие относительно общего размера тела невелики и содержат мало воздуха. Перед погружением морской гигант запасает кислород непосредственно в крови. Поэтому проникновение в ткани азота, а значит, глубинное опьянение и кессонная болезнь китообразным не грозят.

Несмотря на ошеломляющий результат, секретные исследования в области адаптации к высоким давлениям были прекращены как не имеющие практической перспективы. Ведь одним из условий безопасности сверхглубокого погружения было то, что его скорость не могла превышать 10 метров в час. А всплывать пришлось бы намного медленнее. Без этого организм не успевал привыкнуть к изменениям, а состав растворённых в крови газов — полностью смениться. Но даже 30 часов, необходимых для погружения на заветную трёхсотметровую глубину в гидрокостюме, выдержать невозможно.

Несмотря на возможности, предоставляемые гелиевыми смесями, наиболее практичным снаряжением для работ на глубинах от 120 до 600 метров остаётся жёсткий водолазный скафандр, внутри которого сохраняется давление, равное атмосферному

Практически для реального «пешего» спуска в океанскую бездну потребовалось бы создать постепенно уходящую в глубину цепочку из десятков водолазных колоколов, в которых ныряльщики могли бы отдыхать. Военные не смогли представить себе ситуацию, в которой подобные темпы были бы допустимы, а затраты оправданы.

Неизбежность хиггса

Об открытии бозона Хиггса объявили на пресс-конференции в ЦЕРНе 4 июля 2012 года. Сам «именинник» — физик Питер Хиггс — тоже участвовал в мероприятии и растроганно заявил, что не ожидал экспериментального подтверждения своей теории при жизни. На следующий же год Хиггс вместе с бельгийцем Франсуа Энглером получил за свое предсказание частицы (в 1964 году) Нобелевскую премию по физике.

Ради хиггса на Земле

Самая дорогая за всю историю, самая мощная и самая высокотехнологичная научная установка — Большой адронный коллайдер, впервые запущенный 10 сентября 2008 года, — оказалась прочно связана с поисками, открытием и дальнейшим изучением вожделенного бозона Хиггса. Разумеется, у БАКа есть и другие достижения, но в глазах публики и даже у специалистов они меркнут в свете основной задачи. В сущности, сама ситуация с величайшей и сверхдорогой установкой, созданной специалистами разных стран для поиска лишь одной частицы, не обещавшей немедленных «гор хлеба и бездны могущества», по-своему уникальна.

Между тем бозон Хиггса своим рождением обязан слишком придирчивым рецензентам. Изначально речь шла о так называемом хиггсовском поле, благодаря которому некоторые частицы (кварки, лептоны) приобретают массу, другие же остаются безмассовыми (фотоны). Хиггс придумал механизм (каким образом все элементарные частицы приобретают массу), носящий теперь его имя, во время горной прогулки в районе Эдинбурга. До него на схожую тему размышляли множество других теоретиков. Когда статья Хиггса поступила в журнал Physical Review Letters, ее отклонили по формальным причинам — из-за отсутствия возможности экспериментальной проверки каких-либо новых предсказанных эффектов. Тогда Хиггс добавил в статью упоминание о существовании одного или нескольких массивных скалярных бозонов, связанных с постулируемым полем (если есть частица, то ее можно обнаружить, то есть экспериментальная проверка становится возможной). Так впервые и возник бозон Хиггса (Higgs boson, или просто хиггс).

Чтобы понять, что именно придумал Хиггс, необходимо представлять себе суть так называемых калибровочных преобразований, впервые упомянутых еще в позапрошлом веке в работах Хендрика Лоренца (применительно к электромагнитным полям). Требование калибровочной инвариантности (своего рода форма записи законов сохранения — иначе говоря, «симметрий») принадлежит к числу основных положений физики элементарных частиц. Именно через калибровочную инвариантность в так называемой Стандартной модели элементарных частиц описываются электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия.

Портрет Питера Хиггса кисти Люсинды Маккей,

висящий в Фонде имени Максвелла.

Фото: Peter Higgs / Wikimedia Commons

К досаде теоретиков, после построения теории единого электрослабого взаимодействия выяснилось, что электрослабая симметрия в реальности должна нарушаться, причем спонтанным образом, при достаточно низких энергиях. Параллельно с этим все понимали, что есть еще и проблема с массой частиц (которой просто неоткуда было взяться в первых вариантах Стандартной модели). Механизм, предложенный Хиггсом (и независимо от него рядом других авторов), позволял при объединении двух проблем получить одно общее элегантное решение: спонтанное нарушение электрослабой симметрии осуществлялось через введение нового скалярного поля, придающего массивным частицам их массы.

Электромагнитное и гравитационное поля в пустом пространстве, конечно, отсутствуют, а вот поле Хиггса присутствует везде — оно обладает ненулевым средним значением по всей Вселенной, как бы «пронизывает» всё и вся, присутствует «само по себе», неотделимо от пустого пространства. Эта парадоксальная на первый взгляд ситуация приводит к тому, что в результате взаимодействия с таким вездесущим полем частицы приобретают свою инертную массу (как бы вязнут в сиропе — только в отличие от привычного сиропа поле не тормозит те частицы, что движутся равномерно по инерции, «цепляясь» лишь к тем, кто меняет траекторию). Полю Хиггса должна соответствовать по меньшей мере одна частица-посредник, квант этого поля, собственно это и есть бозон Хиггса (ну или можно считать ее мельчайшей, самой слабой волной поля Хиггса). В расширенных моделях спонтанного нарушения симметрии может возникать и большее число хиггсовских бозонов разной массы, однако до сих пор эксперименты на Большом адронном коллайдере ничего подобного не выявили, и т.н. Новой физики так и не обнаружено.