Мы живем в трехмерном мире: длина, ширина и глубина. Некоторые могут возразить: «А как же четвертое измерение - время?» Действительно, время - это тоже измерение. Но вот вопрос, почему пространство измеряется в трех измерениях - загадка для ученых. Новое исследование объясняет, почему мы живем в мире 3D.
Вопрос о том, почему пространство трехмерно, мучил ученых и философов с античных времен. Действительно, почему именно три измерения, а не десять или, скажем, 45?
В целом, пространство-время четырехмерно (или 3+1-мерно): три измерения образуют пространство, четвертым измерением является время. Существуют также философские и научные теории о многомерности времени, которые предполагают, что измерений времени на самом деле больше, чем кажется: привычная нам стрела времени, направленная из прошлого в будущее через настоящее — всего лишь одна из возможных осей. Это делает возможными различные научно-фантастические проекты, вроде путешествий во времени, а также создает новую, многовариантную космологию, которая допускает существование параллельных вселенных. Однако существование дополнительных временных измерений пока не доказано научно.
Вернемся в наше, 3+1-мерное измерение. Нам хорошо известно, что измерение времени связано со вторым законом термодинамики, который гласит, что в замкнутой системе — такой, как наша Вселенная — энтропия (мера хаоса) всегда возрастает. Уменьшаться вселенский беспорядок не может. Поэтому время всегда направлено вперед — и никак иначе.
В новой статье, опубликованной в EPL, исследователи предположили, что второй закон термодинамики может также объяснить, почему пространство трехмерно.
«Ряд исследователей в области науки и философии обращались к проблеме (3 + 1)-мерной природы пространства-времени, обосновывая выбор именно этого числа его стабильностью и возможностью поддержания жизни», — рассказал соавтор исследования Джулиан Гонсалес-Айала из Национального политехнического института в Мексике и университета Саламанки в Испании порталу Phys.org. «Ценность нашей работы заключается в том, что мы представляем рассуждения, основанные на физической модели размерности Вселенной с подходящим и разумным сценарием пространства-времени. Мы первые, кто заявил, что число «три» в размерности пространства возникает в качестве оптимизации физической величины».
Ранее ученые обращали внимание на размерность Вселенной в связи с так называемым атропным принципом: "Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек". Трехмерность пространства объяснялась возможностью поддержания Вселенной в том виде, в каком мы её наблюдаем. Если бы во Вселенной было множество измерений, по ньютоновскому закону тяготения не были бы возможны устойчивые орбиты планет и даже атомная структура вещества: электроны падали бы на ядра.
В данном исследовании ученые пошли другим путем. Они предположили, что пространство трехмерно из-за термодинамической величины — плотности свободной энергии Гельмгольца. Во Вселенной, заполненной излучением, эту плотность можно рассматривать как давление в пространстве. Давление зависит от температуры Вселенной и от количества пространственных измерений.
Исследователи показали, что могло происходить в первые доли секунды после Большого взрыва, называемые Планковской эпохой. В момент, когда Вселенная начала охлаждаться, плотность Гельмгольца достигла своего первого максимума. Тогда возраст Вселенной составлял долю секунды, а пространственных измерений было ровно три. Ключевая мысль исследования заключается в том, что трехмерное пространство было «заморожено», как только плотность Гельмгольца достигла своего максимального значения, которое запрещает переход в другие измерения.
На рисунке ниже изображено, как это происходило. Слева —
плотность свободной энергии
Гельмгольца (е) достигает своего максимального значения при температуре Т = 0,93, которое возникает, когда пространство было трехмерным (n=3). S и U представляют плотности энтропии и плотность внутренней энергии, соответственно. Справа показано, что перехода к многомерности не происходит при температуре ниже 0,93, что соответствует трем измерениям.
Это произошло вследствие второго закона термодинамики, который допускает переходы в более высокие измерения только тогда, когда температура выше критического значения — ни градусом меньше. Вселенная непрерывно расширяется, и элементарные частицы, фотоны, теряют энергию — поэтому наш мир постепенно охлаждается: Сейчас температура Вселенной гораздо ниже уровня , предполагающего переход из 3D-мира в многомерное пространство.
Исследователи поясняют, что пространственные измерения похожи на состояния вещества, а переход из одного измерения в другое напоминает фазовый переход — такой, как плавление льда, которое возможно лишь при очень высоких температурах.
«В процессе охлаждения ранней Вселенной и после достижения первой критической температуры, принцип приращения энтропии для замкнутых систем мог запретить определенные изменения размерности», — комментируют исследователи.
Это предположение по-прежнему оставляет место для более высоких измерений, которые существовали в Планковскую эпоху, когда Вселенная была еще более горячей, чем это было при критической температуре.
Дополнительные измерения присутствуют во многих космологических моделях — в первую очередь, в теории струн. Это исследование может помочь объяснить, почему в некоторых из этих моделей дополнительные измерения исчезли или остались такими же крошечными, как были в первые доли секунды после Большого взрыва, в то время как 3D-пространство продолжает расти во всей наблюдаемой Вселенной.
В будущем исследователи планируют улучшить свою модель, чтобы включить дополнительные квантовые эффекты, которые могли возникнуть в первую долю секунды после Большого взрыва. Кроме того, результаты дополненной модели могут также служить ориентиром для исследователей, работающих на других космологических моделях, таких как квантовая гравитация.
www.laitman.ru
5.03.2015, 13:19 [#155154]
Вопрос: Почему мы живем в этом мире?
Ответ: В детстве каждый ребенок спрашивает об этом, начиная с 5-6-ти лет и до тех пор, пока не начинаются проблемы полового созревания.
Мы задаемся этими вопросами, поскольку внутри нас находится так называемое "решимо" – духовный ген, требующий своего развития, который давит на нас изнутри.
Этот ген, это желание должно получить наполнение, ответ на вопрос: "Для чего мы живем? Почему живем? В чем смысл жизни?". Впоследствии мы забываем об этом вопросе и в гонке нашей жизни не возвращаемся к нему, у нас нет времени думать об этом, мы считаем это бесполезным размышлением.
Но мы видим, что этот вопрос все время захватывает нас, во всевозможных ситуациях в нашей жизни. А в наше время, согласно количеству людей, которые пребывают в отчаянии, разводятся, потребляют наркотики, принимают лекарства от депрессии, мы видим, что все-таки этот вопрос очень силен.
Этот ген заложен в нас, поскольку в итоге нашего развития, нашей эволюции мы должны достичь состояния, в котором все зададимся вопросом: "Для чего жить? Какой в этом смысл? Есть ли необходимость жить?"
Можно спросить иначе: почему природа, настолько совершенная и целенаправленная, создала человека со столь большими возможностями и оставила его без ответа на вопрос: "Как выстроить жизнь? Чего достичь в жизни?"
Мы видим, какая огромная мудрость заложена в каждой клетке, в каждом организме, в связи между ними. А сколько мы еще не раскрыли! Но даже из того, что мы раскрываем с помощью науки, мы видим, какая потрясающая мудрость кроется во всем этом богатейшем механизме.
А мы, как вершина, как результат всей этой потрясающей системы, не видим смысла в своей жизни. Как это возможно?! Безусловно, есть цель в нашем существовании, но мы о ней еще не знаем и должны раскрыть ее.
Поэтому тот, кто задается вопросом о смысле жизни, в итоге приходит к науке каббала.
Из программы на радиостанции 103FM, 18.01.2015
Рецензии
Ежедневная аудитория портала Проза.ру - порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.
Зачем люди живут на земле? Ответ на этот вопрос испокон веков искали как великие философы, так и простые обыватели. Но к окончательному выводу не пришел пока никто из них, ведь эта задача не имеет единого решения. Сколько философских школ, столько же и мнений, а может, и того больше.
И все же некоторые смогли подобрать логически ответы, способные объяснить существование человека.
Как часто мы размышляем о том, и живет?
Самая беззаботная пора - детство. В этот период все мы бегаем как угорелые по родным дворам, притворяясь пиратами, супергероями, роботами. В нашей голове могут роиться тысячи удивительных идей, но нет ни одного вопроса о смысле жизни. Да и зачем?
И только переступив порог юности, человек начинает искать на него ответ. «Зачем человек живет? Какое у него предназначение? В чем смысл моей жизни?» - все эти вопросы тревожили сердце каждого из нас. Но одни быстро выбрасывали их, переключаясь на более насущные проблемы, иные же, наоборот, провели всю жизнь в поисках неоспоримой истины.
Древние философы и смысл жизни
Однажды Аристотель сказал: «Познание души - это главная задача философа, так как это сможет дать ответы на многие вопросы…» Более того, он считал, что любой мыслитель должен искать смысл во всем, так как этот поиск является неотъемлемой частью нас самих. Он учил тому, что недостаточно принимать вещи таковыми, как они есть, нужно еще и понять, зачем они нужны в этом мире.
Немецкий философ Георг Гегель также был озадачен вопросом о том, зачем человек живет в этом мире. Он считал, что подобная тяга к познанию самого себя заложена в нас природой и является нашим истинным Я. Более того, он утверждал: если понять, какая роль отведена человеку, то можно будет разгадать и предназначение других явлений вселенной.
Также не стоит забывать о Платоне и его размышлениях о том, зачем человек живет на земле. Он был уверен: поиски своего предназначения - это высшее благо для человека. Отчасти, именно в этих поисках и был сокрыт его смысл жизни.
Божий план, или Зачем люди живут на плане?
Нельзя рассуждать о смысле жизни и не затронуть тему религии. Ведь все существующие верования имеют по этому вопросу. В их священных текстах есть четкие указания касательно того, как следует провести свою жизнь и что является высшим благом для человека.
Итак, рассмотрим наиболее распространенные конфессии.
- Христианство. Согласно Новому Завету, все люди рождены для того, чтобы прожить праведную жизнь, что подарит им место в раю. Следовательно, их смысл жизни в том, чтобы служить Господу, а также быть милосердными к другим.
- Ислам. Мусульмане не слишком далеко отошли от христиан, их вера также основывается на служении богу, только на этот раз Аллаху. Помимо этого, каждый истинный мусульманин должен распространять свою веру и всеми силами бороться с «неверными».
- Буддизм. Если спросить буддиста: «Зачем человек живет?», то он, скорее всего ответит так: «Чтобы стать просветленным». Именно эту цель преследуют все последователи Будды: очистить свой разум и перейти в нирвану.
- Индуизм. В каждом есть божественная искра - Атман, благодаря которой человек после смерти возрождается в новом теле. И если в этой жизни он вел себя хорошо, то при следующем перерождении станет более счастливым или богатым. Высшей же целью бытия является разорвать круг перерождения и предаться забвению, которое дарует наслаждение и покой.
Научная точка зрения на предназначение человека
Поставила главенство церкви под сомнение. Это было связано с тем, что человечество получило еще одну версию, объясняющую появление жизни на Земле. И если вначале лишь немногие были согласны с этой теорией, то по мере развития науки ее приверженцев становилось все больше и больше.
Но как наука смотрит на обсуждаемый нами вопрос? Зачем человек живет на земле? В целом все довольно просто. Поскольку человек произошел от животного, то и цели у них схожие. А что является самым важным для каждого живого организма? Верно, продолжение рода.
То есть, с научной точки зрения, смысл жизни заключается в поиске надежного партнера, воспроизведении потомства и заботе о нем в дальнейшем. Ведь только так можно сохранить вид от вымирания и обеспечить себе светлое будущее.
Минусы предыдущих теорий
Теперь следует поговорить о том, какие недостатки есть в этих концепциях. Ведь как научная, так и религиозная гипотезы не способны дать исчерпывающего ответа на вопрос: «Зачем люди живут на земле?»
Минус научной теории в том, что она выделяет общую цель, которая идеально подходит для всего вида в целом. Но если рассматривать проблему в масштабе одного индивида, то гипотеза теряет свою универсальность. Ведь получается, что те, кто не способен иметь детей, и вовсе лишены всякого смысла жизни. Да и здоровому человеку вряд ли понравится существовать с мыслями о том, что его единственное предназначение - это передача своих генов потомству.
Неидеальной является и позиция религиозных общин. Ведь большинство религий ставит превыше земной. Более того, если человек - атеист или агностик, то и существование его лишено всякого смысла. Подобная догма многим не по душе, поэтому с годами церковные устои начинаю ослабевать. Как следствие, человек снова остается один на один с вопросом «зачем люди живут на земле».
Как же найти истину?
И что теперь? Что делать, если научная точка зрения не подходит, а церковная слишком консервативна? Где найти ответ на столь важный вопрос?
На самом деле универсального решения проблемы попросту нет. Каждый человек - личность, следовательно, его уникален. Каждый должен сам найти свой путь, свой смысл и свои ценности. Только так можно обрести гармонию внутри себя.
При этом необязательно всегда следовать одному пути. Прелесть жизни в том, что здесь нет установленных правил и границ. Каждый вправе выбрать для себя конкретные идеалы, и если они со времен покажутся ложными, их всегда можно заменить новыми. Например, многие люди полжизни работают ради того, чтобы сколотить состояние. И когда они добиваются этого, то понимают, что деньги - это далеко не главное. Тогда они снова принимаются за поиски смысла бытия, способного сделать их и красивее.
Главное - не бояться задумываться: «Зачем я существую и в чем мое предназначение?» Ведь если есть вопрос, то и ответ на него обязательно найдется.
Наука
Вселенная, в которой мы живем, не является единственной в своем роде. На самом деле она – всего лишь одна единица бесконечного числа вселенных, совокупность которых называется Мультивселенная.
Утверждение о том, что мы существуем в Мультивселенной, может показаться выдумкой, однако за ним стоят реальные научные объяснения . Огромное количество физических теорий независимо друг от друга указывают на то, что Мультивселенная действительно существует.
Предлагаем вам ознакомиться с самыми известными научными теориями, подтверждающими тот факт, что наша Вселенная - всего лишь частица Мультивселенной.
1) Бесконечность вселенных
Ученые пока точно не уверены, какую форму имеет пространство-время, но, вероятнее всего, эта физическая модель имеет плоскую форму (в противоположность сферической форме или форме пончика) и простирается бесконечно. Если пространство-время бесконечно, в какой-то точке оно должно повторяться. Это связано с тем, что частицы могут выстраиваться в пространстве и времени определенными способами, а число этих способов ограничено.
Таким образом, если вы посмотрите достаточно далеко, вы сможете наткнуться на другой вариант себя же , вернее, на бесконечное число вариантов. Некоторые из этих близнецов будут делать то, что делаете вы, когда как другие будут носить другую одежду, у них будет другая работа, они будут делать другой выбор в жизни.
Размеры нашей вселенной сложно представить. Частицы света преодолевают расстояние от ее центра до края за 13,7 миллиардов лет. Именно столько лет назад имел место Большой Взрыв. Пространство-время за пределами этого расстояния может рассматриваться, как отдельная вселенная . Таким образом, многочисленные вселенные существуют одна рядом с другой, представляя собой бесконечно гигантское лоскутное одеяло.
2) Пузырчатая гигантская вселенная
В научном мире имеются и другие теории развития вселенных, в том числе теория под названием Хаотическая теория инфляции . Согласно этой теории, вселенная быстро стала расширяться после Большого Взрыва. Этот процесс напоминал раздутие воздушного шарика , который наполняют газом.
Хаотическая теория инфляции впервые была предложена специалистом по космологии Александром Виденкиным. Эта теория предполагает, что некоторые части пространства перестают, когда как другие продолжают расширяться, таким образом позволяя образовываться изолированным "пузырчатым вселенным" .
Наша собственная вселенная представляет собой всего лишь маленький пузырь в огромном пространстве космоса, в котором существует бесконечное число таких же пузырей. В некоторых из этих пузырчатых вселенных законы физики и фундаментальные постоянные могут отличаться от наших . Эти законы могли бы показаться для нас более, чем странными.
3) Параллельные вселенные
Еще одна теория, которая вытекает из теории струн, заключается в том, что существует понятие параллельных вселенных. Идея о существовании параллельных миров связана с вероятностью того, что имеется намного больше измерений, чем мы можем представить. По нашим представлениям сегодня существуют 3 пространственных измерения и 1 временное.
Физик Брайан Грин из Университета Колумбии описывает это так: "Наша вселенная – один "блок" из огромного количества "блоков", плавающих в пространстве со множеством измерений".
Также согласно этой теории, вселенные не всегда являются параллельными и не всегда оказываются вне нашей досягаемости. Порой они могут вклиниваться друг в друга , вызывая повторные Большие Взрывы, которые возвращают вселенные в исходное положение снова и снова.
4) Дочерние вселенные – еще одна теория образования вселенных
Теория квантовой механики, которая строится на понятиях крошечного мира субатомных частиц, предполагает еще один способ образования множественных вселенных. Квартовая механика описывает мир в условиях вероятностей, при этом избегая делать окончательные выводы.
Математические модели, согласно этой теории, могут предполагать все возможные исходы ситуации. Например, на перекрестке, где вы можете повернуть направо или налево, настоящая вселенная формирует две дочерние вселенные , в одной из которых вы можете пойти направо, а в другой - налево.
5) Математические вселенные – гипотеза возникновения вселенной
Ученые долгое время спорили, является ли математика полезным инструментом для описания вселенной или же она сама по себе является фундаментальной реальностью и наши наблюдения - всего лишь несовершенные представления об истинной математической природе.
Если последнее верно, возможно, определенная математическая структура, которая формирует нашу вселенную, не является единственным вариантом. Другие возможные математические структуры могут существовать независимо в отдельных вселенных.
"Математическая структура - это то, что вы можете описать совершенно независимо от наших знаний и понятий, - говорит Макс Тегмарк , профессор Массачусетского технологического института, автор этой гипотезы. – Лично я верю, что где-то есть такая вселенная, которая может существовать совершенно независимо от меня и будет продолжать существовать, даже если в ней нет людей".
Антропный принцип вместо Бога?
Антропным принципом ученые стали именовать примерно с середины XX века сопоставление особенностей нашего мира с возможностью существования в нем жизни и разума. В вольной и более понятной формулировке этот принцип утверждает удивительное явление, а именно, что мир наш создан и существует исключительно для того, чтобы в нем мог появиться и существовать человек! Другими словами говоря, все свойства Вселенной приспособлены для возникновения разумной жизни, поскольку в ней присутствуем мы, наблюдатели!
Почему мы живем в трехмерном пространстве?
Природа выбрала для нашего существования трехмерное пространство (длина, ширина и высота), хотя некоторые физики считают, что в реальности наше пространство имеет 11 измерений (!). Но 8 из них «свернуты», поэтому мы их не замечаем. Впрочем, если у «свернутых» измерений геометрические параметры будут увеличиваться, то когда-то они будут серьезно влиять на динамику нашего мира. К этому стоит добавить, что такое важнейшее явление эволюционирующей реальности, как устойчивое движение, возможно только в трехмерном пространстве!
Если бы наше пространство имело всего два измерения (длину и ширину), или только одно (длину), то, как всем очевидно, движение в таком пространстве было бы настолько сковано, что о возникновении жизни в нем не могло бы быть и речи. Если бы число измерений в нашем пространстве было больше трех, то, например, планеты не могли бы удерживаться около своих звезд — они либо упали бы на них, либо улетели бы прочь! Подобная судьба постигла бы также и атомы с их ядрами и электронами.
Напомним, что сегодня мы знаем четыре вида основных природных сил: гравитационные, электромагнитные и внутриядерные — слабые и сильные.
Так вот, доказано, что даже малейшее их изменение приведет к существенной трансформации нашей Вселенной! Аналогичные ограничения существуют и в соотношениях масс электрона и протона. Их изменение повлекло бы за собой непредсказуемые последствия.
Фактор стабильности - время!
Мало кто знает, что наше пространство, строго говоря, имеет не три измерения, а четыре! Причем четвертой координатой является… время!
Важнейшее отличие ее от остальных трех координат заключается в необратимости, то есть время по неизвестным нам причинам течет только в одну сторону — из прошлого в будущее! И тем не менее без этой координаты в мире не было бы развития и какой-либо эволюции.
Согласно современным научным представлениям, пространство, время и материя были рождены одномоментно в результате так называемого Большого взрыва. Эта идея достаточно хорошо разработана учеными, хотя как все происходило на микроуровне, в значительной степени остается неясным.
В частности, остается непонятным, почему в результате Большого взрыва количество образовавшейся материи оказалось чуть больше, чем антиматерии, хотя вроде их должно быть поровну! «Кто-то» позаботился об этой антисимметрии, ибо при равном количестве частиц и античастиц все они исчезли бы (аннигилировали) и не из чего было бы создавать сложные системы.
Условия существования белковых тел
Понятно, что разумная жизнь может существовать лишь на белковой основе, причем в очень узком интервале температур. Следовательно, орбиты жизненосных планет должны быть выбраны так, чтобы средняя температура на них не выходила за эти пределы! Хорошо бы, чтобы эта орбита была круговой — в ином случае зимы на этих планетах были бы долгими и гибельными для всего живого. А слишком жаркое лето погубило бы оставшихся в живых! Более того, наша Земля тоже намертво прикована к своей орбите — большинство живых существ на ней не смогло бы выжить даже при изменении ее орбиты всего на десятую долю!
Говорят, что и Луна со своими приливами и отливами крайне необходима для развития разумной жизни на Земле. А ведь высказывалось предположение, что Луны когда-то не было у нашей планеты. Говорят, «кто-то» ее сюда притащил! Сей факт подтверждается, в частности, очень тщательной «установкой» Луны на земной орбите: диаметр ее в 200 раз меньше диаметра Солнца и расположена она в 200 раз ближе к нам. В результате в период полного солнечного затмения диск Луны точно накрывает диск Солнца и мы можем видеть ночное небо средь бела дня! «Кому-то» было нужно показать нам эту удивительную картину!
«Подозрительное» молчание космоса
Не символизирует ли оно неизбежность гибельного будущего цивилизаций, прошедших путь нашей планеты? Попробуем оценить шансы застать кого-либо из них, как говорится, в добром здравии. Для этого рассмотрим нашу звездную систему, Галактику, содержащую, как считается, порядка 100 миллиардов звезд.
Наше Солнце зажглось 5 миллиардов лет назад и за это время около него, на планете Земля, зародилась и дожила до наших дней разумная жизнь. Однако допустим, что около других звезд жизнь возникала гораздо раньше — скажем, 10 миллиардов лет назад. Тогда, по достижении соответствующего уровня развития и по мере ухудшения среды обитания, тогдашняя цивилизация решит колонизировать окружающее ее пространство для заселения своими гражданами. С этой целью она отправит в разные стороны три громадных космических корабля с тысячью поселенцев и необходимыми припасами и техникой на каждом.
До ближайшей звезды путь корабля, летящего со скоростью 10 тысяч километров в секунду (!), займет сто лет! Дадим поселенцам еще 300 лет на обустройство на новом месте и дождемся момента, когда они отправят свои корабли к следующим звездам. При таких «ступенчатых» полетах тогдашняя цивилизация заселит всю Галактику за 20 миллионов лет! Причем эта цифра явно занижена, поскольку на самом деле не представимо много времени уйдет на поиски подходящих планет. Понятно, что изложенный сценарий можно считать абсолютно сказочным, поскольку в нем фигурируют совершенно фантастические сроки. А чем больше сроки, тем больше шансов встретиться с непредсказуемыми событиями.
Вселенные могут быть разными!
Весь мир, возникший после Большого взрыва, во много раз превышает ту его часть, которую мы можем увидеть в телескопы. Поэтому сегодня ученые допускают существование вселенных со своими наборами фундаментальных параметров и законов, и мы их не видим исключительно по причине гигантских космических расстояний.
А что касается антропного принципа, то он начал широко обсуждаться в середине прошлого века после выхода в свет книги американского ученого В. Картера «Совпадение больших чисел и антропологический принцип в космологии». Автор так объяснил этот принцип: «Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции могли существовать наблюдатели». Или: «Наши наблюдения должны быть ограничены условиями, необходимыми для нашего существования как наблюдателей».
