Что находится на краю Вселенной?

В 2019 году это обычная эмоция — желать по четыре-пять раз на дню отправиться не то, чтобы в космос, но на самый край света, как можно дальше, чтобы избавиться от дурного наваждения или плохой погоды, задерживающегося поезда или тесных брюк, таких заурядных на Земле вещей. Но что будет ждать вас на этой космологической границе? Что это вообще такое — край света, край Вселенной — что мы там увидим? Это граница или бесконечность вообще?



Что находится на краю света

Шон Кэрролл, профессор физики Калифорнийского технологического института

«Насколько мы знаем, у Вселенной нет границ. У наблюдаемой Вселенной есть край — предел того, что мы можем увидеть. Это связано с тем, что свет движется с конечной скоростью (один световой год в год), поэтому, когда мы смотрим на далекие вещи, мы вглядываемся назад во времени. В самом конце мы видим, что происходило почти 14 миллиардов лет, остаточное излучение Большого Взрыва. Это космический микроволновый фон, который окружает нас со всех стороны. Но это не физическая «граница», если уж так посудить.

Поскольку мы можем видеть лишь настолько далеко, мы не знаем, на что похожи вещи за пределами нашей наблюдаемой Вселенной. Та вселенная, которую мы видим, довольно однородна в больших масштабах и, возможно, так будет продолжаться буквально всегда. В качестве альтернативы вселенная могла бы свернуться в сферу или тор. Если это так, вселенная будет ограничена по общему размеру, но все равно не будет иметь границы, точно так же, как круг не имеет начала или конца.

Также возможно, что вселенная неоднородна за пределами того, что мы можем видеть, и что условия сильно отличаются от места к месту. Эту возможность представляет космологическая мультивселенная. Мы не знаем, существует ли мультивселенная в принципе, но поскольку не видим ни то, ни другое, разумно было бы сохранять непредвзятость».

Джо Данкли, профессор физики и астрофизических наук в Принстонском университете

«Да все то же самое!

Окей, на самом деле мы не считаем, что у вселенной есть граница или край. Мы думаем, что она либо продолжается бесконечно во всех направлениях, либо оборачивается вокруг себя, так что она не является бесконечно большой, но все равно не имеет краев. Представьте поверхность пончика: у нее нет границ. Может быть, вся вселенная такая (но в трех измерениях — у поверхности пончика всего два измерения). Это значит, что вы можете отправиться на космическом корабле в любом направлении, и если будете путешествовать достаточно долго, вернетесь туда, откуда начали. Нет края.

Но есть также то, что мы называем наблюдаемой вселенной, которая является частью пространства, которую мы можем реально видеть. Край этого места находится там, откуда свету не хватило времени, чтобы добраться до нас с начала существования вселенной. Мы можем увидеть только такой край, а за ним, вероятно, будет все то же самое, что мы видим вокруг: сверхскопления галактик, в каждой из которых миллиарды звезд и планет».

Поверхность последнего рассеяния

Джесси Шелтон, доцент кафедры физики и астрономии Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн

«Все зависит от того, что вы подразумеваете под краем вселенной. Поскольку скорость света ограничена, чем дальше и дальше в космос мы смотрим, тем дальше и дальше назад во времени мы заглядываем — даже когда смотрим на соседнюю галактику Андромеду, мы видим не то, что происходит сейчас, а что происходило два с половиной миллиона лет назад, когда звезды Андромеды излучали свет, попавший в наши телескопы только сейчас. Самый старый свет, который мы можем увидеть, пришел из самых дальних глубин, поэтому, в некотором смысле, край вселенной — это самый древний свет, который нас достиг. В нашей вселенной это космический микроволновый фон — едва заметное, продолжительное послесвечение Большого Взрыва, которое отмечает момент, когда Вселенная остыла достаточно, чтобы позволить сформироваться атомам. Это называется поверхностью последнего рассеяния, поскольку отмечает место, где фотоны перестали прыгать между электронами в горячей, ионизированной плазме и начали вытекать через прозрачное пространство, на миллиарды световых лет в нашу сторону. Таким образом, можно сказать, что край вселенной — это поверхность последнего рассеяния.

Что находится на краю вселенной прямо сейчас? Ну, мы не знаем — и не можем узнать, нам пришлось бы ждать, пока свет, испущенный там сейчас и идущий к нам, пролетит много миллиардов лет в будущем, но поскольку вселенная расширяется все быстрее и быстрее, мы вряд ли увидим новый край вселенной. Можем лишь догадываться. На крупных масштабах наша вселенная выглядит по большей части одинаковой, куда ни глянь. Велики шансы, что если бы вы оказались на краю наблюдаемой вселенной сегодня, вы увидели бы вселенную, которая плюс-минус похожа на нашу собственную: галактики, больше и малые, во всех направлениях. Я думаю, что край вселенной сейчас это попросту еще больше вселенной: больше галактик, больше планет, больше живых существ, задающихся таким же вопросом».

Вселенная не плоская

Майкл Троксель, доцент физики в Университете Дьюка

«Несмотря на то, что Вселенная, вероятно, бесконечна в размерах, на самом деле существует не один практический «край».

Мы думаем, что Вселенная на самом деле бесконечно — и у нее нет границ. Если бы Вселенная была «плоской» (как лист бумаги), как показали наши тесты с точностью до процента, или «открытой» (как седло), то она действительно бесконечна. Если она «закрыта», как баскетбольный мяч, то она не бесконечна. Однако, если вы зайдете достаточно далеко в одном направлении, вы в конечном итоге окажетесь там, откуда начали: представьте, что вы движетесь на поверхности шара. Как однажды сказал хоббит по имени Бильбо: «Убегает дорога вперед и вперед…». Снова и снова.

У Вселенной есть «край» для нас — даже два. Это связано с частью общей теории относительности, которая гласит, что все вещи (включая свет) во Вселенной имеют ограничение скорости — 299 792 458 м/с — и этот предел скорости сохраняется всюду. Наши измерения также говорят нам, что Вселенная расширяется во всех направлениях, причем расширяется все быстрее и быстрее. Это значит, что когда мы наблюдаем объект, который очень далеко от нас, свету от этого объекта нужно время, чтобы добраться до нас (расстояние, деленное на скорость света). Хитрость заключается в том, что поскольку пространство расширяется, пока свет идет к нам, расстояние, которое должен пройти свет, также увеличивается с течением времени на пути к нам.

Итак, первое, что вы могли бы спросить: на каком самом дальнем расстоянии мы могли бы наблюдать свет от объекта, если бы он был испущен в самом начале существования Вселенной (которой около 13,7 миллиарда лет). Оказывается, это расстояние — 47 миллиардов световых лет (световой год примерно в 63 241 раз больше расстояния между Землей и Солнцем), и называется космологическим горизонтом. Можно поставить вопрос несколько иначе. Если бы мы отправили сообщение со скоростью света, на каком расстоянии мы могли бы его получить? Это еще интереснее, потому что скорость расширения Вселенной в будущем возрастает.

Оказывается, что даже если это послание будет лететь вечно, оно сможет добраться только до тех, кто находится сейчас на расстоянии 16 миллиардов световых лет от нас. Это называется «горизонт космических событий». Однако самая дальняя планета, которую мы могли наблюдать, находится в 25 тысячах световых лет, поэтому мы все равно могли бы поприветствовать всех, кто живет в этой Вселенной на сегодняшний момент. А вот самое дальнее расстояние, на котором наши нынешние телескопы могли бы различить галактику, составляет около 13,3 миллиарда световых лет, поэтому мы не видим, что находится на краю вселенной. Никто не знает, что находится на обоих краях».

Эбигейл Вирегг, доцент Института космологической физики им. Кавила при Чикагском университете

«Используя телескопы на Земле, мы смотрим на свет, исходящий из отдаленных мест Вселенной. Чем дальше находится источник света, тем больше времени требуется, чтобы этот свет попал сюда. Поэтому, когда вы смотрите на отдаленные места, вы смотрите на то, на что были похожи эти места, когда был рожден увиденный вами свет — а не на то, как эти места выглядят сегодня. Вы можете продолжать смотреть дальше и дальше, что будет соответствовать продвижению дальше и дальше назад во времени, пока не увидите нечто, что существовало спустя несколько тысячелетий после Большого Взрыва. До этого вселенная была настолько горячей и плотной (задолго до того, как появились звезды и галактики!), что любой свет во вселенной ни за что не мог зацепиться, его нельзя увидеть современными телескопами. Это и есть край «наблюдаемой вселенной» — горизонт — потому что за ним ничего не разглядеть. Время идет, этот горизонт меняется. Если бы вы могли посмотреть на Вселенную с другой планеты, вы вероятно увидели бы то же самое, что видим мы на Земле: ваш собственный горизонт, ограниченный временем, которое прошло с момента Большого Взрыва, скоростью света и расширением вселенной.


Космический корабль SpaceShip будет вмешать до 100 пассажиров, но до конца Вселенной он точно не долетит.

Как выглядит то место, которое соответствует земному горизонту? Мы не знаем, потому что можем увидеть это место таким, каким оно было сразу после Большого Взрыва, а не каким оно стало сегодня. Но все измерения показывают, что вся видимая вселенная, включая край наблюдаемой вселенной, выглядит примерно одинаково, так же, как и наша локальная вселенная сегодня: со звездами, галактиками, скоплениями галактик и огромным пустым пространством.

Мы также думаем, что вселенная намного больше той части вселенной, которую мы сегодня можем увидеть с Земли, и что у самой вселенной нет «края» как такового. Это просто расширяющееся пространство-время».

У вселенной нет границ

Артур Косовский, профессор физики Питтсбургского университета

«Одним из самых фундаментальных свойств вселенной является ее возраст, который, согласно различным измерениям, мы сегодня определяем как 13,7 миллиарда лет. Поскольку мы также знаем, что свет распространяется с постоянной скоростью, это означает, что луч света, который появился в ранние времени, прошел к сегодняшнему дню определенное расстояние (назовем это «расстоянием до горизонта» или «расстоянием Хаббла»). Поскольку ничто не может двигаться быстрее скорости света, расстояние Хаббла будет самым дальним расстоянием, которое мы когда-либо сможем наблюдать в принципе (если не обнаружим какой-либо способ обойти теорию относительности).

У нас есть источник света, идущий к нам почти с расстояния Хаббла: космическое микроволновое фоновое излучение. Мы знаем, что у вселенной не существует «края» на расстоянии до источника микроволнового излучения, которое находится почти на целой дистанции Хаббла от нас. Поэтому мы обычно предполагаем, что вселенная намного больше, чем нам собственный наблюдаемый объем Хаббла, и что настоящий край, который может существовать, находится намного дальше, чем мы когда-либо могли наблюдать. Возможно, это неверно: возможно, край вселенной находится сразу за дистанцией Хаббла от нас, а за ним — морские чудища. Но поскольку вся наблюдаемая нами вселенная везде относительно одинакова и однородна, такой поворот был бы очень странным.

Боюсь, у нас никогда не будет хорошего ответа на этот вопрос. У Вселенной может вообще не быть края, а если он и есть, то будет достаточно далеко, чтобы мы его никогда не увидели. Нам остается постигать лишь ту часть Вселенной, которую мы действительно можем наблюдать».

Источник.












Российские учёные создали сверхпрочные металлические стёкла

 


Учёные МИСиС разработали уникальный метод обработки объёмных металлических стёкол. Его можно использовать в остеклении смартфонов и планшетов.

Металлические стёкла отличаются высокой прочностью и стойкостью к коррозии. Их нередко используют в приборостроении, машиностроении, а также медицине, уточняет портал mockva.ru.

Новый метод был опробован на аморфном сплаве системы цирконий-медь-железо-алюминий (Zr-Cu-Fe-Al) с отжигом примерно на 100 градусов ниже температуры стеклования. В конечном итоге учёные смогли добиться существенного упрочнения материала.

В настоящее время исследователи тестируют данную технологию на других аморфных сплавах для удешевления всего процесса создания.

Ранее NEWS.ru писал, что учёные из Самарского университета им. Королёва разработали технологию, позволяющую создавать сверхтонкие фотокамеры практически с нулевой толщиной.

Специалисты придумали, как можно изготавливать максимально компактные линзы для небольших камер, которые используются в смартфонах, видеорегистраторах и камерах наблюдения.

Источник.















Ростех создаст цифровой двойник для моделирования авиадвигателя ТВ7-117...

 


Моделирование процессов, происходящих в двигателе, с помощью компьютерных технологий дает существенную экономию материальных ресурсов. На сайте Ростеха появился анонс о создании цифрового двойника авиадвигателя ТВ7-117.

Создаваемый Ростехом цифровой двойник авиадвигателя ТВ7-117 второго уровня представляет собой интегрированную в производство обучаемую систему, состоящую из набора математических моделей. Такой цифровой двойник будет обрабатывать все параметры создаваемых двигателей и моделировать их работу.

Использование такой технологии позволит вносить коррективы в двигатель уже по ходу его создания. По мере наработки данных цифровой двойник поможет разработчикам оптимизировать процесс производства двигателей, выяснив, например, для создания каких деталей лучше использовать аддитивные технологии....

Источник










Лекарственная мишень: у коронавируса нашли слабость

 

Ученые из США нашли «уязвимое место» у коронавирусов

Американские ученые вывели новый механизм борьбы с коронавирусом с учетом его слабого места. Специалисты нашли у разных коронавирусов одну лекарственную мишень. Ранее в России сообщалось о создании препарата от новой инфекции, который будет «бить» по генам человека, отвечающим за репликацию.

У коронавирусов SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 и MERS-CoV могут быть одни и те же слабые места, что позволяет создать лекарственный препарат, способный их победить, говорится в статье ученых из Института биомедицинских наук американского Университета штата Джорджия, которую разместили в журнале Science.

Специалисты описали в своем материале общую лекарственную мишень для патогенов, которые провоцируют COVID-19 и SARS. Лекарственная мишень — это некая молекула в организме, чья биохимическая функция тесно связана с возникновением или развитием определенной патологии.

Воздействие на эту мишень молекулой лекарственного препарата дает терапевтический эффект.

Ученые выявили более 300 вырабатываемых заражаемой клеткой белков, которые взаимодействуют с SARS-CoV-2. Из них исследователи обозначили 20 молекул, влияющих на количество вирусных частиц каждого из трех коронавирусов, синтезируемых внутри клеток организма человека. В их число входит и рецепторный белок Tom70. Он взаимодействует с коронавирусным геном Orf9b, который принадлежит и SARS-CoV-1, и SARS-CoV-2. Этот белок представляет собой митохондриальный фермент, непосредственно участвующий в перемещении белковых молекул в митохондрии из цитозоля.

Он также задействован в процессе активации митохондриальных сигнальных белков, а они обеспечивают защиту организма от инфекции. Как констатировали ученые,

Tom70 помогает коронавирусам, но связка Tom70-Orf9b может использоваться как лекарственная мишень для противовирусных препаратов широкого спектра действия.

«В то время как традиционные противовирусные препараты воздействуют на вирусные ферменты, которые часто подвержены мутации и, следовательно, приводят к устойчивости к лекарственным препаратам, воздействие на белки, необходимые для репликации вируса, является стратегией, которая поможет этого избежать», — пояснили ученые.

Накануне ученые из Университетского колледжа Лондона и Королевского национального госпиталя горла, носа и уха объявили, что обнаружили новый симптом коронавируса. Как утверждают специалисты, заразившиеся коронавирусом пациенты могут испытывать звон и шум в ушах (тиннитус). В дальнейшем переболевшие COVID-19 могут потерять слух.

Ученые уточнили, что такие симптомы наблюдались у больных COVID-19 и гриппом. В то же время, как обратили внимание специалисты, тиннитус и проблемы со слухом сами по себе не означают, что человек был заражен коронавирусом: они могут сопровождать и другие заболевания.

Комментируя это исследование, врач-пульмонолог Сергей Пурясев заявил РБК, что заражение инфекцией может повлечь за собой ряд осложнений, из-за чего страдают нервная система, кишечник, почки и другие органы.

«Нарушения слуха связаны с невритом слухового нерва. Вначале он проявляется шумом в ушах, а впоследствии может быть парез и паралич слухового нерва, человек может лишиться слуха», — уточнил Пурясев.

Он призвал при первых признаках неврита начать принимать сильные противовоспалительные препараты.

Ранее аллерголог-иммунолог Министерства здравоохранения России, академик РАН Рахим Хаитов сообщил «Газете.ru», что ведомство создает препарат от коронавируса, который будет «бить» по генам человека, отвечающим за репликацию.

Говоря о предпринимаемых в России шагах по борьбе с коронавирусом, он обратил внимание, что все российские вакцины изготавливаются грамотными людьми и должны сработать. В то же время на сегодняшний день нет специфического лекарства от инфекции, которое бы прицельно останавливало репликацию вируса, но российский Минздрав разрабатывает специальный препарат для этого.

«Препарат, который будет точно бить по генам, отвечающим за репликацию, но он пока еще на доклинической стадии», — уточнил специалист.

Хаитов отметил, что на данный момент препарат разрабатывается, а вакцина проходит испытания.

Иммунолог призвал россиян следовать рекомендациям Минздрава, в том числе не забывать носить маски и избегать места скопления людей.

Источник.













Оксфорд: с вероятностью до 50% Вселенная является симуляцией

 


Астроном Колумбийского университета Дэвид Киппинг сумел доказать гипотезу профессора Оксфордского университета Ника Бострома о том, что наша реальность — матрица, которую придумали в высокоразвитой цивилизации. Вероятность то, что мы живем в компьютерной симуляции, по его расчетам, составляет 50%. Об этом сообщает Scientific American.

За основу астроном взял "трилемму Бострома", которая включает три утверждения, одно из которых точно правдиво:

1.Весьма вероятно, что человечество вымрет до того, как достигнет «постчеловеческой» фазы.

2.Каждая постчеловеческая цивилизация с крайне малой вероятностью будет запускать значительное число симуляций своей эволюционной истории.

3.Мы почти определенно живем в компьютерной симуляции.

Киппинг противопоставил две гипотезы друг другу — отсутствие симуляций их присутствию. То есть, он объединил две первых позиции и получил дилемму, которая прямо противоположна гипотезе Бострома.

Так как доказательное знание об этой теории отсутствует, вероятность каждой из них составляет 50%.

Следующий этап анализа состоял в осмыслении реальностей, которые могут имитировать другие реальности. Астроном пришел к выводу, что даже если бы симуляция существовала, каждые последующие реальности обладали бы все меньшей и меньшей вычислительной способностью к имитации нового мира.

После проведения сложных расчетов, Киппинг заключил, что мы с вероятностью 50% являемся частью выдуманного мира. Но если наше человечество начнет создавать другие реальности, вычисления однозначно станут другими.

Подробнее

Ученые: Темная материя может стать причиной смерти Вселенной

 Ученые создали модель, которая доказала, что темная материя может спровоцировать смерть целой Вселенной. Согласно представленной теории, эта субстанция постоянно набирает силу, из чего следует, что она не только отгонит далекие галактики, и планеты от своих звезд, а может попытаться оттянуть электроны от ядер атомов. В таком случае все закончится очень печально.



Темная энергия является гипотетической формой, которая крайне мало изучена учеными. Считается, что она равномерно заполняет вселенское пространство и проявляется в антигравитации. Данное понятие было введено в математическую модель Вселенной с целью объяснить, по какой причине она расширяется с ускорением. Авторы недавнего исследования считают, что темная энергия должна из чего-то состоять, поскольку появилась после Большого взрыва. По результатам множества научных работ у них возникла так называемая «теория струн», распространяющихся в пространстве и взаимодействующих друг с другом. Она позволяет понять, какими могут быть в реальности компоненты пространства и времени. Есть доказательства, что пространство состоит из нитей квантовой запутанности. 

Темная энергия, согласно мнению ученых, отталкивает далекие галактики, при этом Вселенная продолжает ускоряться, создавая среди прочего потенциальные проблемы для планет, существование которых зависит от Солнца. Если допустить, что она набирает силу, значит эта гипотетическая форма может отогнать от центральной звезды даже Землю. 

Ученые считают, что нарастающая темная энергию способна разорвать материю и расколоть саму Вселенную. Впрочем, теоретически это вряд ли приведет к катастрофе. При таком развитии событий просто появится новая физика пространства-времени.

Источник





Американцы создали прозрачную древесину на замену обычному стеклу

 Учёные разработали материал, который снизит производственные выбросы и позволит сэкономить на отоплении....



Американцы создали прозрачную древесину на замену обычному стеклуwikipedia.org-Holger.Ellgaard CC BY-SA 3.0

Министерство Сельского хозяйства США объявило, что в будущем прозрачное дерево станет достойной заменой стеклу.

Привычным и распространённым материалом, который используется при изготовлении окон, считается стекло. Хотя, оно не является дешёвым материалом. Процесс производства стекла обходится дорого, как с экономической стороны, так и с экологической. Для его создания необходимо подготовить сырьё, путём смешивания этих материалов и приготовления однородной смеси. После чего следует варка, формирование и отжиг самого стекла. Министерство сельского хозяйства США сообщает, что производство стекла оставляет большой углеродный след, а именно отходы составляют примерно 25000 метрических тонн в год. 

Известный факт, что стекло, в частности однокамерное, пропускает тепло из помещения в холодную температуру и впускает теплоту, когда на улице жара. Это влияет на счета за отопление. По словам ученых, если заменить стекло на так называемое «древесное», то может снизиться расход энергии.

Учёный Джуньюн Чжу (Junyong Zhu) из американской Лаборатории лесных продуктов совместно с исследователями университетов Мэриленда и Колорадо создали способ производства прозрачной древесины, превосходящей стекло. Древесину лёгкого бальсового дерева отбеливают и пропитывают синтетическим полимером. После чего получается прозрачный продукт. Древесина становится в разы прочнее и легче стекла. Она может сгибаться, выдерживать сильные удары и не разбиться на множество осколков. Учёные уверяют, что прозрачная древесина экономичней и эффективней стекла в термическом плане. 

Производство такой альтернативы стеклу более экологично. Выбросы углекислого газа в атмосферу при создании прозрачной деревины минимальны. И само производство совместимо технологически с уже имеющимся промышленным оборудованием. Следовательно, денежные суммы для создания новых технологии не будут больших размеров....

Источник