Космология & Астрофизика

Космология и астрофизика – две тесно взаимосвязанные области науки, но они имеют разные акценты и цели исследований. Разберём их различия:

▫️ Космология

Определение: Космология занимается изучением Вселенной в целом, её происхождения, структуры, эволюции и конечной судьбы. Она фокусируется на самых крупных масштабах пространства-времени, таких как галактики, скопления галактик и даже сама Вселенная как единое целое.

Основные вопросы космологии:

- Как возникла Вселенная? (Теория Большого взрыва)

- Как она эволюционировала со временем?

- Что такое тёмная материя и тёмная энергия?

- Какова судьба Вселенной?

Методы исследования:

В космологии используются математические модели, основанные на общей теории относительности Эйнштейна, а также наблюдения за крупномасштабными структурами Вселенной, такими как реликтовое излучение, сверхновые звезды и гравитационные волны.

▫️ Астрофизика

Определение: Астрофизика изучает физические процессы, происходящие в небесных телах и явлениях, таких как звёзды, планеты, кометы, чёрные дыры и другие объекты во Вселенной. Она охватывает широкий спектр тем от физики звёзд до взаимодействия между различными объектами в космосе.

Основные вопросы астрофизики:

- Как формируются и развиваются звёзды?

- Какие процессы происходят внутри планет и других космических объектов?

- Как возникают и распространяются электромагнитные излучения?

- Как взаимодействуют различные объекты в космосе?

Методы исследования:

В астрофизике применяются методы наблюдательной астрономии, такие как спектроскопия, радионаблюдения, рентгеновская астрономия и гамма-астрономия. Также активно используется компьютерное моделирование для изучения сложных физических процессов.

▫️ Сходства и отличия

- Масштаб: Космология рассматривает самые крупные масштабы Вселенной, тогда как астрофизика сосредоточена на отдельных объектах и процессах.

- Фокус: Космология интересуется глобальными вопросами о происхождении и судьбе Вселенной, в то время как астрофизика исследует конкретные физические процессы и явления.

- Методы: Оба направления используют математическое моделирование и наблюдения, однако космологи больше полагаются на общую теорию относительности и данные о крупномасштабной структуре Вселенной, а астрофизики применяют разнообразные инструменты для наблюдений и анализа конкретных объектов.

▫️ Заключение

Таким образом, хотя обе дисциплины связаны с изучением космоса, они различаются по своим целям и методам исследования. Космология смотрит на Вселенную в целом, а астрофизика – на отдельные объекты и процессы внутри неё.

Чёрные дыры под новым углом зрения

"Согласно моим расчётам, чёрная дыра рождает и испускает частицы и излучение так же, как если бы она была обычным нагретым телом с температурой, пропорциональной её поверхностной гравитации и обратно пропорциональной её массе."

Стивен Хокинг

В мире науки всегда есть место удивительным открытиям и гипотезам, которые заставляют нас по-новому взглянуть на привычные вещи. Одним из таких примеров является ЛЭМ-гипотеза, предложенная учёным Борисом Исаковым, которая предлагает новый взгляд на природу чёрных дыр.

▫️ Что такое ЛЭМ-гипотеза?

ЛЭМ-гипотеза (Лептонная эволюция материи) предполагает, что чёрные дыры могут быть не просто гравитационными ловушками, как это традиционно считается, но также и объектами, состоящими из лептонов – элементарных частиц, таких как электроны, мюоны и тау-лептоны. Эта гипотеза позволяет объяснить некоторые загадочные свойства чёрных дыр, такие как их способность излучать энергию и информацию.

▫️ Как работает ЛЭМ-гипотеза?

Согласно этой модели, когда звезда коллапсирует и превращается в чёрную дыру, её материя не исчезает полностью, а преобразуется в лептоны. Эти частицы образуют своеобразное "ядро" чёрной дыры, которое окружено горизонтом событий – границей, за которой даже свет не может вырваться наружу.

▫️ Почему это важно?

ЛЭМ-гипотеза открывает новые возможности для понимания природы чёрных дыр и их роли во Вселенной. Она также может помочь учёным лучше понять процессы, происходящие внутри этих таинственных объектов, и найти ответы на вопросы о том, как информация сохраняется и передается через горизонт событий. Хотя ЛЭМ-гипотеза пока остается лишь одной из многих теорий, она представляет собой новый интересный подход к изучению чёрных дыр.

Уникальна ли Вселенная?

«Ньютон дал нам ответы. Хокинг дал нам вопросы. И вопросы Хокинга сами по себе будут работать, генерируя научные прорывы ещё не одно десятилетие. Когда мы наконец овладеем законами квантовой гравитации и полностью поймем, как родилась наша Вселенная, этим мы во многом будем обязаны именно Стивену Хокингу».

Кип Стивен Торн

Уверен, мы можем и должны пытаться понять Вселенную, пусть даже рискуя повторить судьбу Прометея, который украл огонь у античных богов и подарил его людям... Известное уравнение Эйнштейна E = mc² попросту означает, что массу можно рассматривать как своего рода энергию, и наоборот. Так что теперь можно сказать, что для создания Вселенной вместо трёх ингредиентов (материя, энергия, пространство) достаточно двух - энергии и пространства. А откуда взялись энергия и пространство? Ответ был получен после нескольких лет напряжённой работы учёных: пространство и энергия спонтанно возникли в момент, который сейчас называется Большим взрывом.

В момент Большого взрыва начала существовать вся Вселенная, а вместе с ней и пространство. Всё расширялось, как надуваемый воздушный шарик. Но всё-таки откуда взялись энергия и пространство? Каким образом всё произошло? Неужели Вселенная, полная энергии, головокру жительные пространства космоса и всё, что в нём есть, просто возникли из ничего? Некоторые считают, что в этот момент в игру вступает Бог. Что именно Бог создал энергию и пространство. Большой взрыв - это момент Творения. Но наука утверждает иное... Размышляя о зарождении Вселенной, мы можем использовать законы природы и выяснить, возможно ли объяснить этот феномен исключительно существованием Бога...

Сегодня на смену аппарату WMAP ("Wilkinson Microwave Anisotropy Probe" - космический аппарат NASA, запущенный в июне 2001 года для изучения реликтового излучения, образовавшегося в результате Большого взрыва) пришёл космический телескоп «Планк», который создаёт карту Вселенной в гораздо более высоком разрешении. «Планк» основательно проверяет наши теории и может даже обнаружить следы гравитационных волн, которые тоже предсказаны инфляцией. Это будет небесный автограф квантовой гравитации. Могут существовать и другие Вселенные. М-теория говорит, что буквально из ничего может быть создано огромное количество Вселенных во множестве различных вероятных историй. У каждой Вселенной есть много возможных историй и множество возможных состояний в её настоящем возрасте и далее, в будущем. Большинство этих состояний не будут иметь ничего общего с той Вселенной, которую мы наблюдаем.

Есть надежда, что первые подтверждения гипотез М-теории мы увидим с помощью Большого адронного коллайдера (БАК), ускорителя заряженных частиц, который работает в ЦЕРНе, недалеко от Женевы. С позиции М-теории он работает при низких энергиях, но, если нам повезёт, мы увидим хотя бы первые намёки на то, что эта теория близка к правде, например, обнаружим суперсимметрию. Думаю, обнаружение суперсимметричных партнёров известных частиц кардинально повлияет на наше понимание Вселенной. В 2012 году было объявлено, что с помощью Большого адронного коллайдера обнаружена новая частица — так называемый бозон Хиггса. Это стало первым открытием новой элементарной частицы в XXI веке. Остается надежда, что БАК обнаружит и суперсимметрию...

Начало самой Вселенной в момент Большого взрыва - идеальная лаборатория высокой энергии для проверки М-теории и наших предположений о создании блоков пространства-времени и материи. На различных следах возникновения нынешней структуры Вселенной строятся различные теории, поэтому результаты астрофизических исследований могут нам кое-что подсказать об унификации всех сил природы. Так что другие Вселенные, может, и существуют, но, к сожалению, нам никогда не удастся исследовать их. Мы кое-что поняли о происхождении Вселенной. Но остаются два серьёзных вопроса: наступит ли конец Вселенной? И уникальна ли Вселенная?

▫️Стивен ХОКИНГ

P.S. Другие статьи см. по ссылке в разделе БЛОГ