# Нил Тайсон и Джанна Левин о форме пространства и лишних измерениях

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=Ek3VqAED2wo
Канал: StarTalk
Опубликовано: 10.04.2020

---

Джанна Левин, профессор астрофизики и писательница, утверждает: современная наука до сих пор не имеет окончательного ответа на вопрос о бесконечности Вселенной. В обсуждении с Нилом Деграссом Тайсоном она рассматривает гипотезу, согласно которой космос может быть конечным, но не иметь физического края [04:23].

## Границы Вселенной и свет из прошлого
[[JUMP:04:11]]

Вселенная может быть устроена подобно поверхности Земли. Если путешественник выйдет из Нью-Йорка и будет двигаться строго по прямой, он в конечном итоге вернется в исходную точку [04:49]. В такой модели пространство конечно по объему, но не имеет границы, с которой можно «упасть».

Такая структура пространства порождает необычные визуальные эффекты. Свет от далеких галактик может огибать Вселенную и возвращаться к наблюдателю. В этом случае некоторые из наблюдаемых объектов могут оказаться Млечным Путем, каким он был миллиарды лет назад [05:49]. Астрономы могли бы видеть нашу галактику на стадии активного квазара, не осознавая, что смотрят в собственное прошлое [06:03].

## Механика Большого взрыва
[[JUMP:10:34]]

Распространенное представление о Большом взрыве как о взрыве вещества в пустое пространство ошибочно. По словам Левин, это событие ознаменовало создание самого пространства [11:21]. Каждая точка современной Вселенной когда-то находилась в центре этого процесса.

Для визуализации расширения Тайсон и Левин используют аналогию с поверхностью воздушного шара [14:13]:

*   Галактики подобны пятнам на коже шара.
*   Они не перемещаются по поверхности сами по себе.
*   Расстояние между ними увеличивается из-за растяжения самой «резины» — ткани пространства-времени.
*   В этой модели не существует «центра» внутри трехмерного пространства, как нет центра на поверхности сферы [14:26].

Геометрия Вселенной может иметь сложную форму, например, **додекаэдра**, грани которого «склеены» между собой [18:15]. Математические расчеты показывают, что форма и размер пространства определяют характер распределения горячих и холодных пятен в реликтовом излучении [19:10].

## Скрытые измерения и структура реальности
[[JUMP:27:43]]

Математические модели допускают существование дополнительных пространственных измерений, которые остаются незамеченными из-за своего малого масштаба. Левин сравнивает их с соломинкой для питья: на расстоянии она кажется одномерной линией, но вблизи видна ее круговая природа [08:03]. Одно измерение свернуто в крошечное кольцо, в то время как другое остается протяженным.

Существует несколько гипотез, объясняющих, почему мы живем в трехмерном мире:

1.  **Проблема сложности**: в двух измерениях невозможно создать сложные организмы. Например, сквозной пищеварительный тракт просто разделил бы двумерное существо на две несвязанные части [29:01].
2.  **Проблема стабильности**: в четырех и более измерениях гравитационные и электромагнитные взаимодействия могут стать слишком слабыми. Атомы и молекулы имели бы слишком много «свободного места», что затруднило бы их объединение в сложные структуры [31:48].
3.  **Теория бран (мембран)**: наш трехмерный мир может быть мембраной, плавающей в пространстве более высокой размерности [32:41].

По мнению Левин, частицы и силы (кроме гравитации) могут быть «приклеены» к этой мембране. Гравитация — это сама форма пространства-времени, поэтому она единственная способна проникать в дополнительные измерения [33:06].

## Будущее Млечного Пути и столкновение с Андромедой
[[JUMP:21:30]]

Галактика Андромеды приближается к Млечному Пути. В будущем они неизбежно столкнутся и сольются в единую систему [24:08]. Однако ночное небо не станет ярче в привычном понимании.

Тайсон поясняет концепцию **поверхностной яркости**: при приближении объекта его общая яркость растет пропорционально квадрату расстояния, но и занимаемая им площадь на небе увеличивается так же [25:04]. В результате Андромеда просто будет становиться крупнее, оставаясь таким же тусклым «облачком», как и сейчас, пока не поглотит наше небо целиком [25:47].

Человеческий глаз не способен увидеть детали далеких галактик и туманностей так, как их запечатлевает телескоп Хаббл. Сетчатка глаза не может накапливать свет в течение длительного времени, поэтому для нас эти объекты всегда будут выглядеть серыми и размытыми [27:03].

## Информационный парадокс черных дыр
[[JUMP:43:04]]

В квантовой механике информация считается неуничтожимой. Любой объект можно описать через его квантовые числа: массу, заряд и спин [43:34]. Если сжечь энциклопедию, информация о буквах теоретически сохраняется в расположении частиц дыма и пепла.

При падении объекта в черную дыру возникает парадокс: кажется, что информация исчезает навсегда. Однако современная физика предполагает **голографический принцип** [45:15]:

*   Информация не попадает внутрь черной дыры.
*   Она кодируется на ее поверхности — горизонте событий.
*   Трехмерный объект оставляет «двумерный отпечаток» на границе пространства.

## Темная материя и границы познания
[[JUMP:49:44]]

Тайсон предлагает переименовать «темную материю» в **темную гравитацию** [49:44]. Это точнее отражает суть явления: ученые видят гравитационные эффекты, но не находят их материального источника. Левин, в свою очередь, сравнивает темную энергию с невидимым океаном, который пронизывает все пространство и заставляет Вселенную расширяться с ускорением [50:46].

Аппарат «Вояджер-2» уже покинул пределы гелиосферы — зоны влияния солнечного магнитного поля и ветра [45:52]. Теперь он находится в межзвездном пространстве, где доминируют космические лучи других звезд. Чтобы достичь ближайшей соседней звезды, аппарату потребуется около 70 000 лет [46:33].