Физики нашли новый способ восприятия времени как возникающего измерения. Это своего рода голограмма, возникающая из пространственных корреляций в космосе. Проведенное исследование позволит понять происхождение Вселенной, а также обоснует возможность мгновенного перемещения на огромные космические расстояния.
Исследование истории Вселенной
Космологи на протяжении многих лет изучают историю Вселенной. Они пытаются проанализировать астрономические объекты, разбросанные по всему космосу. Пространственные корреляции между положениями объектов, таких как галактики, позволят предположить об истории развития Вселенной.
«Палеонтологи делают вывод о существовании динозавров, чтобы дать рациональный ответ на найденные ими огромные кости ископаемых, - говорит Нима Аркани-Хамед, физик и космолог из Института исследований в Принстоне в Нью-Джерси. - Мы смотрим на закономерности в космосе и изучаем космологическую историю». Учеными используются мощные суперкомпьютеры, которые существенно ускоряют выполняемые ими расчеты, позволяя моделировать различные гипотезы, подтверждая или опровергая их проведенными расчетами.
Согласование законов физики
Космологам известно, что пространство заполнено коррелированными парами объектов. Это горячие точки, видимые на картах Вселенной, пары галактик, скоплений галактик или сверхскоплений. Даже простые наблюдатели могут увидеть эти «двухточечные корреляции», перемещая линейку по всей карте неба.
Физики использовали стратегию, известную как бутстрап. Этот подход учитывает законы природы, рассматривая только математическую логику и самосогласованность самих законов, а не опираясь на эмпирические данные. Используя философию Большого взрыва, исследователи вывели и решили краткое математическое уравнение, которое объясняет возможные закономерности корреляции в небе, возникающие из-за различных изначальных компонентов.
Карта начала времени
Ева Сильверстейн, физик-теоретик из Стэнфордского университета, которая участвовала в исследованиях, добавила, что недавняя статья Аркани-Хамеда и ее сотрудников - это действительно весомый вклад в науку. По словам Сильверстейн, самый замечательный аспект работы – это знания о природе времени. В новом уравнении нет переменной времени. Но оно предсказывает космологические треугольники, прямоугольники и другие формы различных размеров, которые помогают нам понять историю возникновения и развития квантовых частиц в начале времени.
Совместная работа космологов и физиков
В 1980 году космолог Алан Гут, анализируя ряд космологических особенностей, предположил, что Большой Взрыв начался с внезапного всплеска экспоненциального расширения, известного как «космическая инфляция». Через два года ведущие космологи мира собрались в Кембридже в Англии, чтобы уточнить детали новой теории.
В течение трехнедельного семинара в Наффилде группа, в которую входили Алан Гут, Стивен Хокинг и астроном Мартин Рис, объединила все данные об эффектах короткого инфляционного периода в начале времени. К концу семинара было установлено, что квантовое дрожание во время космической инфляции могло действительно происходить с космической скоростью и развиваться правильным образом, что и привело к наблюдаемым изменениям плотности во Вселенной.
Поиск сигналов из космоса
Искатели ископаемых во Вселенной ищут сигналы, беря карту космоса и перемещая треугольный шаблон. Для каждой такой позиции и ориентации шаблона измеряют плотность космоса в трех углах и умножают числа вместе. Если ответ отличается от кубической средней космической плотности, то это трехточечная корреляция. После измерения силы трехточечных корреляций для этого конкретного шаблона по всему небу удается найти отклонения, которые и интересуют ученых. Изменение силы космологических корреляций как функции различных форм и размеров называется «функцией корреляции». Именно эта функция содержит зашифрованную информацию о динамике частиц во время рождения Вселенной.
В 2002 году Хуан Мальдасен – физик-теоретик из Института перспективных исследований, успешно рассчитал закономерности в трехточечных корреляциях, возникающих при взаимодействии между активными инфлатонами и гравитонами. Расчеты Мальдасена положили начало целой теории, поскольку исследователи применяли его методы для определения сигнатур высоких точек других космических моделей, которые устанавливают дополнительные поля и связанные частицы за пределами инфлатонов и гравитонов.
Простая симметрия
В марте 2014 года ученые, работающие с телескопом BICEP2, объявили, что они обнаружили в небе вихри, образованные парами гравитонов. Вихревой паттерн был быстро определен как состоящий из галактической пыли, а не событий с незапамятных времен, но в ходе проведенного нового исследования многие физики, включая Аркани-Хамед и Малдасена, начали заново задумываться о процессах, которые влияют на время и пространство в космосе.
Объединив свой опыт, два физика поняли, что могут рассматривать космическую инфляцию как сверхмощный коллайдер частиц. Энергия инфлатонного поля способствовала активному образованию пар частиц, чьи взаимодействия и распад привели бы к корреляциям более высокой плотности. Подобный процесс аналогичен образованию каскадов частиц, вылетающих из столкновений на Большом адронном коллайдере в Европе.
Принципы времени
Используя данные исследования, Аркани-Хамед и Мальдасена смогли сделать вывод о процессах динамики огромных космических тел. Согласно инфляционной космологии, экспоненциально расширяющаяся Вселенная имеет почти точную геометрию – это так называемое «пространство де Ситтера». Некоторые из этих симметрий сегодня изучены учеными, что позволяет им точно знать о принципах расширения Вселенной после Большого взрыва.
Астрофизик Аркани-Хамед переосмыслил динамику сталкивающихся частиц, что позволило ученым сделать предположение о свойствах времени в космосе. Известно, что время появилось именно в момент Большого взрыва. Сегодня космологи и физики ищут вневременную математику, которая объясняет, как выглядит вселенная, развивающаяся во времени. Недавние исследования дают представление о том, как это может работать.
Использование полученных данных
Целью этого исследования является изучение истории Вселенной от Большого взрыва до наших дней. Считается, что, если выводы ученых о расширяющейся Вселенной верны, то движущиеся галактики, в конечном итоге, достигнут состояния, в котором будут восстановлены симметрии де Ситтера. Такое восстановление может произойти через триллионы лет, когда каждый объект вплоть до мельчайшей частицы расширится и войдет в контакт с любым другим объектом.
В последующем полученные данные могут использоваться не только для понимания принципов расширения Вселенной, но и изучения перспективы сверхдалеких перелетов на космических кораблях. Конечно, такие полеты – это отдаленная перспектива и в ближайшие сотни лет человечество не сможет технически приблизиться к таким возможностям. Однако в отдаленном будущем именно понимание вопросов времени, пространства и расширяющейся Вселенной позволит исследовать далекий космос, сделав реальными перелеты между удаленными галактиками.
