Как стать автором
Обновить

Вселенная это просто

Время на прочтение 11 мин
Количество просмотров 7.4K

О чем эта статья


Данная статья является одним из плодов размышлений (размытых на несколько лет) над последствиями, проистекающими из одной простой идеи: у Вселенной нет создателя, а раз так, то сложности в её устройстве просто неоткуда взяться. Назовем это базовым принципом. В этой статье я попробую применить вытекающий из этого подход к решению задач, связанных с природой. Такими задачами, например, могут быть: устройство Вселенной, эволюция, устройство мозга и интеллект, модели всяких разных социальных явлений и тому подобное. Именно в этой статье попробуем построить модель Вселенной, которая удовлетворяет базовому принципу. Ну и хорошо бы, чтобы модель хоть немного не противоречила наблюдаемой Вселенной. Иначе какой смысл?

И перед самым началом хочу сразу предупредить — по профессии я не физик, по этому построенная модель будет скорее наброском, примером того, куда может завести применяемый тут базовый принцип. Статья не претендует на какую либо научность, околонаучность, истину или правильность, тут не будет строгих доказательств, формул и рассмотрения всего дерева решений. Эта статья скорее является результатом построения и применения жадного алгоритма к решению поставленной задачи, а как известно — жадные алгоритмы не обязательно дают правильный ответ. В общем я вас предупредил.

Алгоритм


Итак, наша задача — построить модель Вселенной, вооружившись базовым принципом. Для этого, во-первых, мы будем поддерживать два инварианта:
  • инвариант 1: проистекает напрямую из базового принципа — основа модели должна быть простой. Под простой я понимаю что то одно лежащее в основе. Если у нас в модели будет две базовых вещи — это будет нарушением инварианта. Если у этого чего то одного будет слишком сложное внутреннее строение — это тоже будет нарушением;
  • инвариант 2: модель не должна противоречить наблюдаемой Вселенной.


Во-вторых, восстанавливать нарушенные инварианты мы будем наименьшим количеством простых шагов и из двух вариантов так же будем выбирать тот, который является более простым и добавляет меньше новых сущностей, либо не добавляет их вообще. Если есть два варианта развития событий и один приводит к тому, что задача не решается — выбираем второй. Если уперлись в тупик — возвращаемся назад и выбираем арку с наименее сложным решением из оставшихся.

Начинаем решение


На данный момент из всего многообразия знаний о Вселенной нас будут интересовать только те, которые больше всего нарушают инвариант 1. Есть наблюдаемая нами Вселенная, состоящая из пространства, энергии, материи (и их темных собратьев), гравитации и времени. Так как время это по своей сути расстояние, то его можно безболезненно исключить из рассмотрения и держать в памяти, что все, что применяется к расстоянию, может применяться и ко времени.



Пространство является неделимым и искривляется возле материи, обладающей массой. Вселенная постоянно расширяется и это как то связано с темной энергией, метрикой пространства и постоянной Хаббла. Вся материя состоит из кирпичиков — атомов и молекул, которые сами состоят из протонов и нейтронов, которые в свою очередь состоят из еще более мелких субъядерных частиц коих сотни, стабильных и нестабильных, которые могут распадаться, превращаться друг в друга, поглощаться и испускаться. Еще есть гравитация и ее переносчик и как то связанная с ней темная материя и пока непонятно что со всем этим делать.

Шаг 1. Материя

Так как субъядерные частицы могут трансформироваться друг в друга — можно предположить, что в основе всего многообразия материи есть одна базовая частица, а так как материя и энергия суть одно и то же, то энергию приведем тоже к этой базовой частице. Это хоть и немного, но приближает нас к восстановлению инварианта 1.

Какими свойствами должна обладать наша базовая частица? Она не обязана быть устойчивой (может распадаться), может трансформироваться в другую субъядерную частицу или быть поглощенной ею. Комбинация из некоторых неустойчивых субъядерных частиц может дать устойчивую субъядерную или ядерную частицу. При этом попав в черную дыру материя, построенная из таких частиц, продолжает сохранять свою массу, а следовательно и устойчивость.

Шаг 2. Гравитация

На предыдущем шаге мы свели все разнообразие материи и энергии к одной базовой частице, не разрушив инвариант 2 (ну, по крайней мере хочется так считать), но по-прежнему остается само пространство, темная энергия, гравитация и темная материя. Так как темная энергия и темная материя по сути своей являются костылями и все ещё не совсем понятно, что с ними делать — выкинем пока их из рассмотрения (как следствие и расширение Вселенной) и нарушим тем самым инвариант 2. Если честно, то и с гравитацией не очень понятно, что делать — выкинем и ее. В будущем для восстановления инварианта 2 нужно будет как-то это все вернуть. Остается базовая частица и пространство.



Шаг 3. Пространство

Наличие пространства и базовой частицы — это по-прежнему слишком сложно. На этом шаге пространство уже не расширяется и не искривляется, но если мы оставим все как есть, при восстановлении инварианта 2 придется отвечать на большое количество неудобных вопросов, например, как поддерживается правильность текущего значения постоянной Хаббла одновременно по всей Вселенной? Даже в той ее части, которая за горизонтом событий. Что будет, если в одной части Вселенной будет одна скорость расширения в другой другая, не поломает ли это наше пространство? Что такое гравитация и кто является переносчиком? И так далее. Если так подумать — пустое непрерывное пространство порождает больше проблем и является непостижимым по своей сути. Для того, чтобы свести пространство и базовую частицу к чему то одному — самым простым решением, которое я смог придумать, является квантование пространства.



Заменяем базовую частицу и пространство квантом пространства (далее под словом квант будет подразумеваться квант пространства, в рамках этой статьи это самостоятельный термин, не имеющий никакого отношения к традиционному кванту в физике). Пока не очень понятно, что это нам дает, но зато у нас есть восстановленный инвариант 1. Все последующие шаги мы будем восстанавливать инвариант 2, не нарушая инвариант 1.

Шаг 4. Свойства кванта

Пока вся наша Вселенная состоит из одного кванта.



За пределами этого кванта ничего нет. Нужно добавить к нашему кванту минимально необходимое количество свойств, чтобы восстановить инвариант 2. Начнем с расширения Вселенной. Это просто — достаточно наделить наш квант возможностью разделяться на две копии себя самого (ну или порождать свою копию).



Первый вопрос, который возникает — раньше была одна частица и Ничто, теперь появились две частицы — какое пространство эти два кванта теперь занимают? Не получится ли так, что Ничто взяло на себя роль классического непрерывного пространства? Мне больше всего нравится вариант с расширением Вселенной внутрь себя самой. Возможно для стороннего наблюдателя вся наша Вселенная не занимает никакого объема вообще, а изнутри объем Вселенной теперь равен двум квантам.

Также хорошо бы ответить на вопрос — как именно квант порождает свою копию? Получается что сам квант является сложным объектом. Возможно он клонирует себя, может быть растягивается, оставаясь одним целым и вся Вселенная состоит из одной длинной нитки, свернутой в клубок. На самом деле, в рамках данной статьи это не так важно. Пока будем считать, что не слишком сложное устройство кванта не будет нарушать инвариант 1.

Создание копии может быть как детерминированным так и случайным. Мне проще рассматривать это как случайный процесс, но, в принципе, можно вероятность заменить на частоту и получится примерно тоже самое. Вероятность порождения нового кванта не очень большая, иначе Вселенная росла бы просто невероятными темпами, тем не менее, даже маленький рост будет обеспечивать ускоренное разбегание двух любых квантов друг относительно друга.



Бонусом идет то, что для объяснения расширения Вселенной нам больше не нужна темная энергия.

Шаг 5. Базовая частица

На этом шаге у нас есть уже какое-то количество пространства, которое расширяется. Какими свойствами оно должно обладать? Во первых пространство обладает таким понятием как плотность — так как процесс порождения нового кванта случайный, может быть такое, что в одной части пространства квантов будет чуть больше, чем в другой.



Таким образом расстояние между двумя точками может быть разным и зависеть от наблюдателя. Сгустки, равно как и разреженные участки пространства должны стремиться к рассеиванию и сравниванию со средней плотностью окружающего пространства Вселенной. Если бы было иначе — это было бы нарушением законов наблюдаемой Вселенной. Также не может быть разрыва между соседними квантами, потому что пришлось бы ввести еще одну сущность. В этом плане пространство хоть и квантовано, но непрерывно.

Теперь хорошо бы восстановить базовую частицу от которой мы избавились на шаге 3. Можно было бы попробовать добавить к свойствам кванта отдельный бит, который превращает квант в базовую частицу. Но это влечет за собой много сложностей — придется как то сделать перемещение такого кванта в пространстве или по крайней мере этого бита, потом нужно будет придумывать как трансформировать базовую частицу в одну из субатомных и тому подобное.

Мне больше нравится идея, при которой базовая частица является каким то хитрым искривлением в пространстве. Что у нас больше всего подходит на роль искривления? Плотность нашего квантованного пространства. Что, если ввести дополнительный параметр у кванта, и квант с таким специальным параметром создавал бы обычные кванты с большей вероятностью?



Вокруг такого кванта постоянно будет область с увеличенной плотностью пространства, которая будет падать обратно пропорционально расстоянию от центра (для внешнего наблюдателя) пока не сравняется со средней плотностью окружающего пространства. Это уже неплохой кандидат на роль базовой частицы, но не хочется вводить дополнительные скрытые свойства у квантов, еще и у разных квантов разные — кванты должны быть все одинаковыми.

И сможет ли такая базовая частица перемещаться в пространстве? В каком то смысле да, но только постоянно удаляясь от всего вокруг.

Решением проблемы с перемещением может быть введение нового свойства у кванта — способность к слипанию двух квантов в один, ну или к поглощению одним квантом другого. Слияния и поглощения — да, все дело в них. Такой квант смог бы поглотить соседа с одной стороны и таким образом переместившись ближе к другому кванту. Двигаться в такой среде уже можно, но по прежнему остается проблема с базовой частицей, как нам ее воссоздать? В принципе это решается, если мы предположим, что квант асимметричный.



С одной из сторон вероятность слияния с соседним квантом выше, с другой выше вероятность порождения копии себя, а слияние невозможно. Если мы заменим наш квант на такой, то для поддержания расширения Вселенной достаточно, чтобы вероятность слияния была чуть ниже чем вероятность разделения, при этом сами вероятности теперь могут быть относительно большими. Тогда на небольших участках будет казаться что пространство кипит — кванты постоянно появляются и исчезают, а на больших расстояниях наше пространство просто будет потихоньку расширяться.

При асимметричности кванта с некоторой вероятностью смогут образовываться комбинации из нескольких квантов, которые смогут либо с большей вероятностью порождать новые кванты, либо с большей вероятностью их поглощать. Может быть одной асимметричности недостаточно и нужно, чтобы взаимная ориентация квантов подавляла или усиливала свойства друг друга. В рамках данной статьи это не так важно.



Скорее всего такие комбинации будут нестабильными, но одна из этих комбинаций и будет нашей базовой частицей. Строго говоря, для сохранения инварианта 1 теперь не нужно, чтобы была именно одна базовая частица — их может быть несколько.

Шаг 6. Стабильная частица

Итак — у нас есть кандидат на базовую частицу. Это особым образом ориентированные друг относительно друга кванты. Для перемещения в пространстве достаточно чтобы такая частица поглощала больше квантов по направлению своего движения и либо создавала кванты с другой стороны, либо поглощала их медленнее. При этом фактически сама частица всегда остается на месте, уменьшается количество квантов со стороны направления движения, а перемещение происходит за счет выравнивания плотности пространства. Но такая базовая частица будет нестабильной. При столкновении с любой другой частицей будет нарушена структура (или ядро) — взаимное расположение квантов и частицы скорее всего распадутся. Но, с небольшой вероятностью, несколько нестабильных частиц могут образовать одну стабильную. Какими свойствами должна обладать стабильная частица? Основное свойство — она не должна давать разрушить своё ядро. Для этого она должна постоянно порождать вокруг себя новые кванты, то есть генерировать пространство. Назовем это барьером, отделяющим ядро от обычного пространства. Если делать это достаточно быстро, то никакая другая частица не сможет приблизиться и ядро будет представлять из себя белую дыру. Но для того, чтобы перемещаться в пространстве, такая частица должна в среднем в результате своей деятельности либо не добавлять новых квантов, либо уменьшать их количество. Почему так? Ядро само по себе не может перемещаться — оно умеет только создавать новые кванты, а для перемещения нужно и поглощать. Тогда вокруг ядра должен создаваться барьер из, например, нестабильных структур, которые больше поглощают. Тогда такая частица по-прежнему будет белой дырой, но при этом сможет перемещаться. Пока это самый простой вариант, который мне удалось придумать — ядро является генератором нестабильных частиц, которые образуют непреодолимый барьер, а сам барьер в среднем чаще поглощает кванты из окружающего пространства. Радиус барьера в итоге определяется скоростью генерации ядром новых частиц.



Шаг 7. Масса

У нас есть Вселенная, которая расширяется и есть первые стабильные частицы. На этом шаге предлагаю подняться на уровень выше и рассматривать стабильную частицу как один объект. У стабильной частицы есть два полезных свойства — невозможно приблизиться к её ядру и эта частица поглощает пространство. Бонусом такого поведения является появление массы у такой частицы и тем масса больше, чем больше скорость поглощения пространства этой частицей.



Если две частицы оставить неподвижно висеть в пространстве они будут поглощать пространство вокруг себя до тех пор, пока пространства между ними не останется совсем. Потом они обе упрутся в барьер друг друга, будут постоянно то немного сближаться, то удаляться, пролетая постоянно мимо ядра соседа. С точки зрения частиц — они движутся навстречу друг другу, пролетают мимо, немного удаляются и снова сближаются. Таким образом на этом шаге мы восстановили гравитацию и скорее всего избавились от темной материи. Гравитация в нашей модели есть ни что иное как поглощение пространства материей. При этом, если две частицы будут висеть достаточно далеко друг от друга, то, начиная с определенного расстояния скорости поглощения двух частиц станет недостаточно, чтобы справиться с расширением Вселенной, и такие частицы начнут удалятся друг от друга.

Шаг 8. Выводы

На этом шаге в принципе можно завершить работу алгоритма, так как инвариант 2 восстановлен. На уровне материи уже должен работать закон сохранения энергии, который на уровне квантов вообще говоря не обязательно работает.

Вселенная расширяется, с относительно большой вероятностью появляются и тут же исчезают нестабильные частицы. С очень маленькой вероятностью из них образуются стабильные частицы, например, протоны и нейтроны, которые потом за счет гравитации собираются в газовые гиганты. Ускоряет этот процесс то, что массивный объект как пылесос засасывает в себя огромное количество пространства и за счет этого подтягивает к себе все новые и новые частицы. При достижении критического количества атомов газовый гигант превращается в звезду. Так как процесс поглощения пространства идет постоянно, то за границей гелиосферы звезды будут образовываться новые газовые гиганты, потом все это по идее перерастет в небольшой шар из звезд, чем ближе к первой звезде, тем плотнее будут они друг к другу. И после появления черной дыры появится карликовая галактика. Она уже будет более похожа на классический водоворот. На краях рукавов галактики из водородной пыли, втянутой из межгалактического пространства, будут снова и снова вспыхивать звезды. И весь этот процесс в рамках одной галактики будет продолжаться вечно, так как в межзвездном пространстве постоянно появляются новые стабильные частицы.

Подобно тому как в воде распространяется звук, так и гравитационные волны от столкновения массивных объектов распространяются в виде измененной плотности.

Даже если частица не имеет массы, она все равно будет притягиваться к объекту с массой, а пролетая рядом с ним изменит свою траекторию. Неподвижная же частица на орбите, например, Луны в итоге упадет на ее поверхность одновременно с окружающими этот объект квантами пространства. Вплоть до касания поверхности Луны такая частица будет испытывать невесомость.

Мы, на Земле, находимся внутри гигантского водопада, только вместо воды на нас обрушиваются потоки пространства.
В нашей модели все это возможно благодаря асимметричности кванта и точному значению вероятностей (или частот) создания нового кванта и поглощения. Точные значения нарушают инвариант 1, по этому можно предположить, что в Ничто есть множество разнообразных квантов, с разной асимметрией и разным значением вероятностей. Из них в итоге получаются разные странные штуки, иногда Вселенные.

Как проверить


Наверное, самый простой способ проверить, квантовано ли пространство и поглощается ли пространство материей, это промоделировать вращение звезд в галактике относительно её ядра. Если получится устранить расхождение между теорией и наблюдением в скоростях вращения между звездами, которые ближе к ядру и теми что на окраине, то пространство, скорее всего, квантовано.

Еще один вариант — попробовать сделать модель протона и электрона и посмотреть, как они будут себя вести.
Теги:
Хабы:
+3
Комментарии 32
Комментарии Комментарии 32

Публикации

Истории

Ближайшие события

Московский туристический хакатон
Дата 23 марта – 7 апреля
Место
Москва Онлайн
Геймтон «DatsEdenSpace» от DatsTeam
Дата 5 – 6 апреля
Время 17:00 – 20:00
Место
Онлайн